Массообменный аппарат, преимущественно для процессов экстракции

(ц)716564 ИЗОБРЕТЕНИЯ ОЛЕСКОМУ СВИДВТВЛЬС 61) Дополнительное к авт. сви 2) Заявлено 09.01.78 (21) 2567335/23 В 01 Р 3/3 В 01 О 11/04 соединением заявки-псударстеенный комете СССР(23) Приоритет Бюллетень7 пе делам кзейре н еткрыткй(53) УДК 66,015. .23.05 (088,8) публиковано 25.02.80. ата опубликования оп ания Ж 02,8 иноградова 72) Авторы изобретения А. Ивано Трудового Красного Знаменститут имени Ленсовета Ленинградский орде технологический 71) Заявит ВЕННО АССООБМЕННЫЙ АППАРАТ, ПРЕИМУ 1 Ц ДЛЯ ПРОЦЕССОВ ЭКСТРАКЦИИ 1Изобретение относится к оборудованию, для проведения массообменных процессов химической технологии, преимущественно процессов жидкостной тонкослойной экстракции в цен.робежном поле.Известны массообменные аппараты, предназначенные для тонкослойной экстракции в центробежном поле, снабженные гладкими либо цилиндрическими, либо коническими рабочими и разделительнымивставками 11. В известных аналогах предложейного устройства при противотоке тяжелой и легкой жидкостей, зоны их смешения и"разделения совмещены друг с другом, поскольку конструкция всех рабочих и разделительных вставок не предусматривает чередования зон смешения разделения; Это является 1 Б недостатком известных конструкций массообменных аппаратов, предназначенных для тонкослойной экстракции в центробежном поле, поскольку эффективность процесса экстракции определяется как числом последовательных извлечений, так и удельной поверхностью соприкосновения двух фаз, зависящей от интенсивности их смешивания, и полнотой последующего разделения двух фаз. Аналогом аппарата по его назначению может служить Противоточный экстрактор 2, снабженный пакеТом конических вставок. Поскольку все вставки выполнены гладкими и имеют кольцевые зазоры только у вставкодержателя, то зоны смешения и разделения двух жидкостей оказываются совмещенными друг с другом, что является недостатком конструкции, снижающим эффективность процесса экстракции.Наиболее близким аналогом по конструкции является Сепаратор-очиститель для жидкости, который содержит вертикальный цилиндрический ротор с расположенными внутрй Мего вставкодержателем, с пакетом горизонтальных гофрированных вставок, выполненных с гофрировкой в меридиональном сечении, устройство для ввода исходных компонентов, расположенное в верхней части ротора, и устройство для вывода легкой фаз;,3 . Однако в таком виде аппарат не может обеспечивать высокую производительность проведения массообменных процессов, имеет узкую область применения, в частности не может выполнять функции экстрактора.Целью настоящего изобретения является создание аппарата для проведения массообменных процессов, преимущественно жидкостной экстракции, с высокой скоростью,обеспечивающей высокую производительность процесса, с высоким коэффициентомизвлечения целевого продукта, за счет организации многоступенчатого последовательного чередования зон смешения и разделенияпротивотоков тяжелой и легкой жидкостейв каждом параллельно работающем зазоре. 16Поставленная цель достигается тем, чтомассообменный аппарат, включающий вертикалььый цилиндрический ротор с расположенным внутри него вставкодержателем,с пакетом горизонтальных гофрированныхвставок, выполненных с гофрировкой в меИридиональном сечении, устройство для вводаисходных компонентов, расположенное вверхней части ротора, и устройство для вывода легкой фазы, снабжен патрубком для вывода тяжелой фазы, расположенным в верхней части ротора, и кольцевой перегородкой,установленной на верхней вставке в центральной ее части, а нижняя вставка жесткосоединена с внешней стенкои ротора и вставкодержателем. Кроме того, высота гофрировки больше расстояния между вставками, Гофрирсвка вставок выполнена трапецеидальной формы, при этом геометрическиеразмеры гофр определяются по формулеВ + Г сйъф 1 ВАВУ17при Г Д (высоты межвставочного зазора, Э 6рассчитываемой как для сепаратора-разде.лителя эмульсий),где Г - глубина гофрировки,2 сс - угол раствора гофрировки,В - ширина гофрировки, 33г - минимальный радиус вставок,г - максимальный радиус вставок,и - необходимое число ступеней последовательного извлечения и из условиячтобы для каждой ступени гофрировки1 . Я46с 05 Й ЙУЩэгде Г/сом - длина наклонного ребра гофрировки,с 1 = --- межвставочный расход жидкости,У - число вставок,4г - средний радиус вставок,- необходимая продолжительностькаждого из последовательно идущих процессов разделения.Сущность изобретения поясняется чертеИжом, где на фиг. 1 приведена принципиальная схема конструкции йредлагаемого аппарата, на фиг. 2 - схема движения тяжелойи легкой жидкостей в зазоре.Массообменный аппарат содержит вертикальный цилиндрический ротор на валу 1, фполый вставкодержатель 2, проходящий через отверстие в крышке 3 ротора и установленный на днище 4, рабочие горизонтальные вставки 5 с отверстиями 6 для подвода смеси жидкостей к межвставочным зазорам, верхнюю разделительную вставку 7, нижнюю разделительную вставку 8, жестко соединенную со стенкой крышки 3 ротора и вставкодержателем. В верхней части ротора расположено устройство для ввода исходных компонентов 9, устройство для вывода легкой фазы 10, устройство для вывода тяжелой фазы 11. Горизонтальная полка 12 вставкодержателя служит для подачи потока исходной смеси под нижнюю разделительную вставку; кольцевая перегородка 13, установленная на верхней разделительной вставке в центральной ее части, предназначена для разделительного отвода тяжелого и лсгкого компонентов из зон разделения. При трапецеидальнсй форме гофрировки (рис. 2) зоны А между горизонтальными ступенями служат для смешения тяжелого и легкого компонентов, зоны Б между наклонными ступенями - для разделения противотоков двух компонентов,Аппарат работает следующим образом.Смесь тяжелой и легкой жидкостей, одна из которых содержит подлежащий извлечению другой жидкостью компонент, подается сверху внутрь вставкодержателя 2, затем поступает в полость между днищем ротора 4 и горизонтальной полкой 12 вставкодержа.- теля и далее с периферии ротора под нижнюю разделительную вставку 8. Попадая последовательно в отверстия 6 во вставках, смесь жидкостей поднимается вверх, одновременно распределяясь по межтарелочным зазорам. В каждом зазоре тяжелая жидкость с примесью легкой течет в одну сторону от отверстия (от оси вращения) и из нее выделяется легкая жидкость, которая устремляется ей навстречу, образуя противоток в зазоре. Легкая жидкость с примесью тяжелой течет в другую сторону от отверстия (к оси вращения) и из нее выделяется тяжелая жидкостькоторая устремляется навстречу легкой, образуя противоток в зазоре.Причем в каждом межвставочном зазоре образуется столько зон смешения противо- токов, сколько имеется горизонтальных ступеней в зазоре между двумя вставками (фиг. 2), которые чередуются с таким же количеством зон разделения, образующихся в наклонных ступенях гофрировки,Организация последовательного чередования зон смешения и разделения двух жидкостей в параллельно работающих зазорах позволяет в общей сложности использовать для проведения процесса пью извлечений целевого продукта. Предлагаемый аппарат отличается от прототипа рядом конструктивных изменений, которые ранее не встречались в конструкциях массообменных аппаратов, предназначенных преимущественно длятонкослойной экстракции в центробежном поле, и которые позволяют при сохранении простоты конструкции в целом расширить ее применение, в частности осуществлять процесс жидкостной экстракции с высокой скоростью и высоким коэффициентом извле- ю чения, определяемым числом последовательных чередований ступеней смешения и разделения противотоков в каждом зазоре, равным числу ступеней гофрировки на каждой вставке, так что технологические показатели процесса полностью регулируемы и определяются конструктивными элементами аппа-. рата, а расчет которых закладываются основные требования к результатам процесса.15Формула изобретения1. Массообменный аппарат, преимущественно для процессов экстракции, включающий вертикальный цилиндрический ротор, и расположенный внутри него вставкодержатель с пакетом горизонтальных гофрированных вставок, выполненных с гофрировкой в меридианальном сечении, устройство для ввода исходных компонентов, расположенное в верхней части ротора, и устройство для вывода легкой фазы, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности процесса за счет организции многоступенчатого чередования зон смешения и разделения, он снабжен патрубком для вывода тяжелой фазы, расположенным в верхней части ротора, кольцевой перегородкой, установленной на верхней вставке в центральной ее части, вставки выполнены трапецеидальной формы, а нижняя вставка жестко соединена с внешней стенкой ротора и вставкодержателем.2. Аппарат по и. 1, отличающийся тем, что высота гофрировки больше расстояния между вставками.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Шкоропад Д. Е. и Лысковцов И. В, Центробежные жидкостные экстракторы, М., Машиностроение, 1962.2. Патент США Юо 2731331, кл. 23 - 270.5 17.01.56,3. Авторское свидетельство СССР Мо 188206, кл. В 04 в 3/12 1966 (прототип),Соста Тех ред тель И. НК, Шуфрич09 Тираж ЦН И ИП И Государствен по делам нзобрете 113035, Москва, Ж - 35,лнал ППП Йатент, г, Уого комит ннй н от Раушскаяжгород, у едактор Н. Хайтовскаказ 9695/2 енашеваКорректор М. ПожПоднисиоеета СССРрытнйнаб д. 4/5Проектная, 4