Смесительно-отстойный экстрактор

)9) (1) 1 в 11/04 ИСДНИЕ ИЗОБРЕТВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ЕНИ(57) Использование: в химической, радиохимицеской и других отраслях промышленности для проведения процессаэкстракции в системе жидкость-жидкость. Сущность изобретения: экстрак тор состоит из смесительной камеры 1, установленного в ней смесительнотранспортирующего устройства 2, отстойной камеры 3, цилиндрического корпуса 4 с перфорированным дном 6, наполненного зернистым материалом с размером цастиц 0,2-2 мм и плотностью 3-8 г/смз, штуцеров ввода соответственно легкой и тяжелой фаз 7 и 8, перелива органицеской Фазы 9 и гидрозатвора 1 О, 1 ил.ЪГ а легко автоматизироиству и их раруется.Однакощественныйномическуюность их ибольшой обследствиеФаз в аппачению габабует большдей, Кромедиохимичестельном коагента с вложение за Известно усэмульсий 21,эмульсии проис азделенияелениекоалесоиство дл отором ра ит за сче СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(54) СИЕСИТЕЛЬНО-ОТСТОйНЫЙ ЭКСТРАКТО Изобретение относится к конструкциям смесительно-отстойных экстракторпв камерного (ящичного) типа и может быть использовано в химической,радиохимической и других отрасляхпромышленности для проведения процесса экстракции в системе жидкость-жидкость,Известны смесительно-отстойныеэкстракторы, содержащие смесительнуюи отстойную камеры. В смесительнойкамере устанавливается устройстводля диспергирования и смешения Фаз,одновременно осуществляющее транспортировку образовавшейся эмульсии засчет создания гидравлического напора (11 .Экстракторы такого типа широкораспространены в промышленности, таккак имеют высокий КПД, просты по усттакие экстракторы имеют сунедостаток, снижающ й экои техни ескую эффективспользования, а именно ъем отстойной камеры и, как длительное время пребывания рате, Это приводит к увели" ритов экстракторов и треих производственных площатого, применительно к раким производствам при длинтакте органического экстр- одной фазой идет его счет гидролиза и радценции капель при прохождении междуперегородками различной конструкции и их последующего отстаивания.Подобные устройства усложняют конструкцию экстрактора за счет горизонтального расположения и необходимости обеспечения равномерного распределения потока по сечению устройства,Известен смесительно-отстойный экстрактор для системы жидкость-жидкость, содержащий отстойную камеру и отделенную от нее перегородкой смесительную камеру, в которой располагается смесительно-транспортирующее устройство, выполненное в виде стакана с размещенными на его боковой поверхности лопатками и расположенными внутри радиальными перегородками. Донышко стакана.перфорировано. и обращено к выходу из смесительной камеры, Контактирующие фазы в нем перемешиваются лопастями и одновременно транспортируются вверх, Между смесителями расположены неподвижные ребра с отогнутым против вращения потока входным концом 3, Потокэмульсии при этом успокаивается, его скорость уменьшается за счет увелицения сечения, и создаются условия для частичной коалесценции дисперсной Фазы. Благодаря неоднократному повторению процессов диспергирования - коалесценции резко ускоряется скорость массопередачи, что позволяет обеспечить высокий КПД без тонкого дробления капель. Использование данного экстрактора позволяет повысить производительность аппарата не более чем на 303, так как работа второго основного узла отстойной камеры улучшается только за счет исключения наиболее мелких капель эмульсии. Следовательно, этому аппарату присущи в целом отмеченные недостатки.Цель изобретения - повышение эффективности и производительности смесительно-отстойного экстрактора, уменьшение его габаритов и времени пребывания Фаз.На цертеже изображен общий вид предлагаемого смесительно-отстойного экстрактора, где стрелками со сплошной линией обознацен путь тяжелой фазы, пунктирной - легкой Фазы, пунктирной с точками - эмульсии,Экстрактор состоит из смесительной камеры 1, установленного в ней 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 смесительно-транспортирующего устройства 2, отстойной камеры 3, цилиндрического корпуса М, наполненного зернистым материалом 5, с перфорированным дном 6, штуцеров ввода соответственно легкой и тяжелой фаз 7 и 8, перелива органицеской фазы 9 и гидро- затвора 10.Экстрактор работает следующим образом,Легкая и тяжелая фазы через штуцеры 7 и 8 соответственно поступают в смесительную камеру 1, перемешиваются и транспортируются вверх смеси- тельно-транспортирующим устройством 2. Эмульсия через перфорированное дно входит в корпус 1, проходит затем церез псевдоожиженный слой зернистого материала 5. В слое происходят коалесценция капель и образование струй дисперсной Фазы, которые вместе со сплошной Фазой переливаются в отстойную камеру 3. Легкая фаза выходит из отстойной камеры через перелив 9, а тяжелая Фаза - через гидрозатвор 10.Предлагаемая конструкция экстрактора обладает следующими преимуществами:повышение нагрузки на отстойную камеру (производительности) в 5- 10 раз;уменьшение времени пребывания фаз в аппарате, следовательно уменьшение радиолиза и гидролиза экстрагента в соответствующее число раз, что особенно существенно в радиохимических процессах;сокращение производственных площадей для размещения экстракторов в 5-8 раз.Результаты проведенных исследований представлены данными, приведенными в табл, 1 и 2.Так, в табл. 1 приведены данные по достигнутым нагрузкам, соответствующим им величинам слоя эмульсии и взаимного уноса Фаз в зависимости от природы зернистых материалов и разме-. ров их частиц, Испытания проводили на системе азотная кислота - 30-ный раствор трибутилфосфата в углеводородном разбавителе.Из приведенных данных следует, что коалесценция на стеклянных сферах протекает удовлетворительно при на- . грузках на площадь отстойной камеры до 30 м/и"- ч. При более высоких наХ .1,3 ЦУ/И 20 1,2 И, .ИО,ЯИ льсии Стеклянные сф ры (1 -. 2 мм) 200 30(0,5 - 1 мм200 0-50 5 18 грузках происходит повышенный взаим-ный унос Фаз,Порошки из электрокорунда с размером частиц 0,5-1,0 мм и насыпным весом )2 г/смз позволяют осуществлять коалесценцию при нагрузках до 60 мз/м ч, что в 6 раз выше, чем для смесителя-отстойника типа "Краб".Лучше всего зарекомендовали себя металлические сферические порошки (МСП), из которых фракция 0,4-0,6 мм . позволяет достичь нагрузок более .70 мз/м ч при взаимном уносе Фаз примерно. 0,1.В табл, 2 приведены результаты сравнительных стендовых испытаний моделей прототипа и заявляемого экстрактора, В качестве зернистого материала использовали МСП из сплава ЗИ, Фракции 0,2-0,6 мм. Определяли допустимые по уносу Фаз нагрузки на отстойную камеру при различных интенсивностях перемешивания контактируемых Фаз. Целесообразно площадь сечения цилиндрического корпуса выбирать такой,цтобы обеспечить во время работы экстрактора псевдоожиженное состояниеслоя зернистого материала, Достигается это за счет того, что скоростьпотока эмульсии И в расчете на пустое,сечение выше критической скорости Ук начала псевдоожижения и нижескорости витания частиц Ив,С учетом неизбежных практическиколебаний расходов растворов, поступающих в экстрактор, было определеносоотношение Высота цилиндрического корпусадолжна исключать возможность уноса частиц зернистого материала в отстойную камеру без использования дополнительных дренажных устройств. Для этого над слоем псевдоожиженного зернистого материала должна быть свободная зона. Чрезмерная высота зоны увеличит 10 габариты аппарата, но не приведет кулучшению его работы,Приведенные расчеты и результатыопытов позволили выбрать с учетом расширения слоя и колебаний расходов соотношение где Б - высота цилиндрического корпуса,Н - высота слоя зернистого материала,Формула изобретения 25Смесительно-отстойный экстрактордля систем жидкость - жидкость, содержащий отстойную камеру и отделенную от нее перегородкой смесительнуюкамеру со смесительно-транспортирующим устройством, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения производительности и эффективности, уменьшения габаритов экстрактораи времени пребывания контактирующих 35 фаз, он снабжен расположенными междусмесительно-транспортирующим устройством и отстойной камерой цилиндрическим корпусом с перфорированнымдном, наполненным зернистым материа лом с размером частиц 0,2-2 мм иплотностью 3-8 г/смз.Т а .б л и .ц а 1.Таблица 2 Результаты сравйительных испытаний Тип эмульсии Предельная нагрузка на отстойную камеру, мз/м 2 ч Отношение потоковфаз,органицеская:воднаяПрото- Заявляемый экстрактор