Аппарат для растворения

(54) (57) 1АППАРАТсодержащий колоннуштуцерами, соединен 801212526 А и пульсатором, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышениявыхода целевого продукта и воэможности обработки крупнозернистых ве"ществ полидисперсного состава, колонна снабжена соединенной с еенижним основанием расширительнойемкостью, имеющей увеличивающуюсяпо высоте Н площадь сечения 8 , сразмещенным в ее нижней частисоплом, направленным вверх, приэтом отношение8 /н = 0,4-2,1,и отношение диаметра верхнего основания емкости к диаметру колоннысоставляет 2-15.1212526 2. Аппарат по п. 1, о т л ич а ю щ н й с я тем, что отношения объема расширительной емкости к обьему колонны равно 1-6. юИзобретение относитсяк гидравлическим перемешивающим массообменным устройствам и может найти применение в химической и других отраслях промышленности для интенсификации гетерогенных процессов, например процессов растворения и выщелачивания, в частности, при растворении хлорида натрия.Целью изобретения является повышение выхода целевого продукта и . возможность обработки крупнозернистых веществ полидисперсного состава.На фиг. 1 схематически изображен аппарат, общий вид, на фиг, 2 - зависимость степени растворения (или выхода продукта) от соотношения 6 Н;Аппарат для растворения состоит иэ вертикальной колонны 1 (пульсационной части) с горизонтальными тарелками 2, выполненными в виде коаксиальных колец и направляющих ,лопаток, наклонно закрепленных между кольцами, пульсатора 3, насоса 4 для создания пульсационного режима в смесйтеле.Колонна 1 снабжена соединенной с ее нижним основанием 5 расширительной емкостью 6; имеющей увеличивающуюся по высоте Н площадь се" чеиия 8 с размещенным в ее нижней части соплом 7, направленным вверх для передачи циркулирующей суспензии и свежей воды. В нижней части емкости 6 имеется штуцер 8 для периодического отвода нерастворимых примесей, а в верхней - штуцер 9 для отвода циркулирующей суспензии и штуцер 10 подачи соли. Для циркуляции сус ензии и создания гидрофонтанирующего режима емкость 6 снабжена наружным циркуляционньм трубопроводом 11, соединяющим сопло 7 с верхней частью емкости, Вода 3, Аппарат по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что расшири- тельная емкость снабжена наружным циркуляционным трубопроводам,соединя.ющим соплос верхней частью емкости. 1, для растворения соли и получениянасыщенного раствора подается всопло 7 или в циркуляционный трубопровод 11 через расходомер 12.5 Колонна 1 соединена с емкостью6 посредством переходного устройства 13,Площадь сечения 5 связана с вы -сотой Н следующим соотношением:10 б/Н: 0,4-2,1. Отношение диаметраверхнего основания расширительнойемкости А р диаметру колонны Дисоставляет 2-15. При этом отношение объема расширительной емкости15 6 и объему колонны равно 1-6.Аппарат работает следующимобразом.Соль иэ склада соли подается черезштуцер 10 в расширительную емкость20 6, Туда же через расходомер 12 н сопло 7 подается вода в таком соотношении, чтобы получить раствор, близкийк насыщению после растворения всейпоступающей соли. В расширительнойемкости 6 растворяются наиболее крупные кристаллы эа счет интенсивногомассообмена при фонтанирующем режимеперемещивания. Поц фонтанирующимрежимом понимается режим перемешива 30 ния твердой фазы, находящейся вовзвешенном состоянии, струей жидкойфазы, входящей снизу в емкость с переменным сечением. Прн этом струя,входящая в слой взвешенных частицс большой скоростью, захватывает ихи поднимает вверх по оси слоя. Скорость струи жидкости под действиемсопротивления слоя и при увеличенииего сечения падает по высоте, что40 приводит к отбрасыванию частиц кстанкам емкости 6, вблизи которыхони вместе с жидкостью медленноопускаются ко входу струи, создающей по всей высоте эжекционный45 эффект, причем он наибольший у входа,15 20 25 30 35 40 45 50 3 12 .за счет которого частицы опять попадают в струю. Таким образом, обеспечивается устойчивая интенсивная циркуляция частиц в аппарате и необходимое время контакта фаз, что, в свою очередь, обеспечивает Интен-: сивный массообмен. Такой режим, приводящий к максимальному выходу целевого продукта, достигается в емкости с переменным по высоте сечением, в которой площадь сечения 5 и высота Н связаны соотношением "5/н = 0,4 - 2,1. При соотношении, меньшем 0,4, сечение практически не меняется с высотой, и аппарат близок к колонному, Скорость жидкости в таком аппарате практически постоянна по высоте, и в нем не возникает рециркуляции твердой и жидкой фаз, поэтому время контакта фаз очень мало и не представляется возможности получить при растворении крупных частиц на выходе из аппарата реальных размеров раствор, близкий к насыщенному. При соотношении, большем 2,1, т.е. при резком увеличении сечения с высотой также отсутствует циркуляция твердой фазы вследствие того, что частицы не движутся ко вхо,ду струи, а задерживаются на стенках аппарата и растворяются очень медленно.Экспериментальные исследования показали, что степень превращения и или .выход целевого продукта зависит от величины рециркулирующего внутри аппарата потока фаз, а следовательно от соотношения экстремальным образом, Эта зависимость представлена на фиг. 2, из которой видно, чего максимального значения степень растворения соли Х (или выход продукта) достигается при значениях 0,4 Ф 2,1ф НВ расширительной емкости 6 крупные частицЫ соли циркулируют до растворения до определенного размера,обычно 200 - 500 мкм, а затем суспензия с мелкими кристаллами заданного размера, который обеспечивает нормальную без поломок работу пульсационной части, равномерно поступает в колонну 1 (пульсационную частьрастворения), где происходит полноерастворение оставшихся частиц в пульсационном режиме. При этом необходимо, чтобы в пульсационнуючасть аппарата не могли попасть крупные кристаллы, и, в то же время,скорость движения суспензии в нем 12526 4должна быть достаточной для его эффективной работы. Поэтому отношение диаметра верхнего основания расширительной емкости Ар к диамет Ру (пульсационной части) колонны Д должно лежать в пределах А д= 2-15. При соотношении, меньшем 2, скорость в пульсационном сме. сителе не достаточна для его эффек тивной работы, а при большем 15 скорость суспензии так велика, что возможно попадание нерастворившихся кристаллов в конечный раствор. Такой большой интервал изменения данного соотношения обусловлен большим ин - тенвалом изменения разности плотностей обрабатываемых (растваряемых веществ и растворителей ( -Яж) которая, в основном, определяет от- носительную скорость движения фаз и может меняться. от 0,6 10 8 10 кг/мТаким образом, для исключения проскока не успевших растворитьсякристаллов на вход пульсационной части смесителя должны равномерно подаваться частицы одного заданного размера, что при растворении полидисперсных систем, какой является крупнокристаллическая соль, с рудников, достигается соединением колонны(пульсационной части аппарата) срасширительной емкостью при соотно - .шении Ад = 2 - 15, при этомобъемы расширительной емкости ри колонны. (пульсационной части) Чнаходятся в соотношении Чр 9 = 1-6,что обусловлено необходимым соотношением времени пребывания суспензии в расширительной емкости и впульсационной части. В описанномаппарате при соединении колонны 1(пульсационной части) и расширительной емкости 6 на вход пульсационнойчасти аппарата попадают частицыодного строго заданного размера,что исключает возможность проскокане успевших раствориться крупныхчастиц в получаемый раствор, и ужедостаточно концентрированный раствор,что позволяет значительно уменьшить высоту всего аппарата при получении растворов, близких к насыще нию.При соотношении 91 , меньшем 1, время пребывания в расшири 55 тельной емкости мало и на вход пуль,сационного смесителя могут попастькрупные кристаллы, что приводит ких проскоку в конечный раствор.1212526 Составитель Н. ФедороваТехред, О,Неце Коррек Решетки актор П. Косс екав 6 71/10 Тираж 578ВНИИПИ Государственного комитетпо делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская на ПодписноеСР д. 4 ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 При соотношении, большем б, применение предложенного устройства для приготовления насыщенных раство ров в непрерывном режиме практически невозможно из-за медленной кине" тики растворения соли в растворах,но составу близких к насьпцению и, как следствие, необходимости использования аппаратов крайне боль ,шего размера для обеспечения требуемого для полного растворения всей соли времени ее пребывания ваппарате,