Смесительно-отстойный экстрактор

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 1950416по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 17.08.82 Б.Н. Парфанович, А.Н. Левищев, А.М, Нудель, Г.А. Демидов,Г,В. Мельников и В,М. Дубровский 1 с-. к 1 ,(54), СМЕСИТЕЛЬНО-ОТСТОЙНЫЙ ЭКСТРАКТОР 1Изобретение относится к "конст" рукциям смесительно-отстойных экстракторов и может быть исползовано в химической и радиохимической про-. мышленности, а именно для аппаратур- ного оформления экстракционных процессов в системе жидкость - жидкость при переработке растворов, содержа" щих делящиеся элементы (например, растворов облученного ядерного топ" лива реакторов АЭС).Известны многоступенчатые смеси- тельно"отстойные экстракторы, состоящие из одинаковых ступеней, разделенных на смесительную и отстойную каме", ры. В смесительных камерах таких экст" ракторов расположено смесительное устройство, предназначенное для диспергирования и смещения фаз, а также для их транспортировки по ступеням за 2 о счет создания гидравлического напо" ра Г 1 3.Эти экстракторы являются надежными аппаратами, имеют высокий коэффи" 2циент полезного действия и предпочтительны для производств, перерабатывающих растворы твэлов АЭС. Однако использование таких экстракторов ограничено невозможностью создания высокопроизводительных аппаратов, одновременно удовлетворяющих требованиям ядерной безопасности.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является многоступенчатый смесительно"отстойный экстрактор, каждая ступень которого состоит из отстойной камеры и отделен" ной от нее перегородкой цилиндричес" кой камерой смешения, Для транспортировки и перемещения фаз используется смесительное устройство в виде закрепленных на валу разомкнутых винтовых поверхностей, между которыми размещены крестообразные перегородки 21.В смесительной камере этого экстрактора легкая и тяжелая фазы движут" ся вдоль оси смесительного устройства с постоянной скоростьюсоздавая мест з 950ные завихрения, способствуют турбулизации и торможению потока, снижают напор, создаваемый винтовыми поверхностями, и диспергируют одну из фаз, Приэтом неазбежно переизмельчение ка"пель и широкий спектр их размеров,что определяет различное время пребывания отдельных капель в смесителе.Это снижает эффективность и производительность экстрактора, 1 ОЦелью изобретения является повышение эффективности и производительностисмесительно-.отстойного экстрактора.Поставленная цель достигается тем,что смесительно-отстойный экстрактор,содержит отстойную камеру, отделеннуюот нее перегородкой смесительную камеру, разделенную неподвижными лопатками на секции, в каждой из которыхустановлено смесительно-транспортиру- Оющее устройство, выполненное в аидестакана с размещенными на его боковой поверхности лопатками и внутриего радиальными перегородкамиПри этом донышко стакана перфорировано и обращено к выходу из смесительной камеры, при этом отношениевнутреннего диаметра лопаток, размещенных на боковой поверхности стаканов, к наружному равно 0,8"0,9.ЭОРасстояние между стаканами в3-6 раз больше высоты стакана,На фиг. 1 изображена одна ступень предлагаемого экстрактора; нафиг. 2 - то же, вид сверху; на Фиг.3 узел 1 на фиг. 1; на фиг." выполнение лопаток.Каждая ступень экстрактора состоит из отстойной камеры 1 и отделенной от нее перегородкой 2 смеси 4 Стельной камеры 3. Камера 3 разделена неподвижными лопатками ч на секции 5, в каждой иэ которых расположено смесительно-транспортирующее устройство выполненное в виде стака 14на 6 с размещенными на нем лопатками 7, причем донышки 8 стаканов б обращены к выходу 9 из смесительнойкамеры 3. Донышки 8 перфорированыотверстиями 10, а внутри стаканов 6оразмещены радиальные перегородки 11,Корпус 12 смесительной камеры 3 ци"линдрический, а закрепленные на немлопатки 4 в нижней части отогнуты внаправлении, противоположном вращеунию стаканов б, которые закреплены навалу 13. Отстойная камера имеет гидрозатвор 1 и снабжена нейтронопоглощающими вставками 15, образующими 16 4проходы 16. Ступень экстрактора включает также патрубки 17 и 18 входасоответственно легкой и тяжелой фаз,патрубки 19 и 20 выхода соответственно легкой и тяжелой фаз и камеры 21и 22 приема соответственно гегкой итяжелой Фаз.Лопатки 7, размещенные на стаканах 6, выполнены так, что отношениевнутреннего диаметра к наружному равно 0,8-0,9.Расстояние между стаканами 6 в3-6 раэ больше высоты стакана,Экстрактор работает следующим образом.Легкая Фаза через патрубок 17 икамеру 21 приема поступает в нижнюючасть смесительной камеры 3 Сюда жечерез патрубок 18 и камеру 22 приемапоступает тяжелая фаза. Лопатки 7,вращающиеся вместе со стаканами 6и валом,13, создают напор, поднимающий легкую и тяжелую фазы вверх посмесительной камере 3, и одновременно перемешивают их. Образов.вающаясяэмульсия, пройдя ряд лопаток 7, плавно теряет окружную скорость, попадаяна неподвижные лопатки , вследствиетого, что нижняя часть этих лопатокотогнута, Вертикальна я составляющаяскорости движения эмульсии, здесь так.же падает в связи с увеличением внесколько раз живого сечения потокаэмульсии, При этом уменьшается турбулентность потока и создаются условиядля частичной коалесценции капельдисперсной Фазы. Затем процесс повторяется в каждой следующей секции 5смесительной камеры 3,Отверстия 10 в донышках 8 стаканов 6 способствуют обновлению накопленного слоя легкой фазы в стаканах 6 и вторичному диспергированиюскоалесцированных капель.Выходя из последней секции 5 смесительной камеры, эмульсия переливается через перегородку 2 в отстойную камеру 1. Двигаясь между нейтронопогло"щающими вставками 15 по проходам 16,эмульсия разделяется на фазы, Затемлегкая фаза через патрубок 19, а тяжелая Фаза через гидрозатвор 1 и патрубок 20 самотеком перетекает в соседние ступени или выводится из экстрактора,Преимуществом предлагаемого экстрактора является повышение производи. тельности до 301.9504 5Эффективность экстрактора повышается за счет многократногоосуществления в смесительной камере быстрой стадии процесса коалесценции - диспергирования ) за счет исключения медленной стадии " молекулярной диффузии внутри капель. Это уменьшает необходимое время пребывания Фаз внутри аппарата, что равнозначно увеличению его произ" водительности при заданных габаритах, 1 О Последнее существенно в случае переработки высокорадиоактивных растворов твэл АЭС, когда необходимо обеспечить высокую производительность экстракторов при небольших габаритах, определя.15 емых требованиями ядерной безопасности.Предлагаемый экстрактор характеризуется уменьшением радиолитического разрушения органического экстрагента за 20 счет уменьшения времени его контакта с радиоактивной водной фазой; возможностью создания высокопроизводительных ядерно безопасных экстракторов для пе реработки растворов делящихся веществ 25 исключением образования застойных зон и проскока Фаз без контакта друг с другом в смесительной камере, а также позволяет обеспечить минимальные затраты энергии на транспортировку фаз зо ,выполнение этих условий позволяет достичь высокой эффективности при ми.нимальном времени пребывания фаз в аппарате, что эквивалентно максимально возможной его производительности; уменьшением габаритов отстойной камеры и аппарата в целом, так как в эмульсии нет передробленных мелких капель, требующих длительного времени.отстаивания. Кроме того, уменьшаются за в траты энергии на транспортировку фаз, так как исключается зона создания ненужной турбулентности.Отношение внутреннего диаметра ло" паток, размещенных на стакане к их наружному диаметру, равное 0,8"0,9, сужает спектр размеров образующих ка" пель, т.е. приводит к однородности их, и исключает проскок отдельных непрореагировавших капель. 16 6Установка стаканов на валу на рас" стояние в 3-6 раз большем их высоты обеспечивает оптимальные условия для частичной коалесценции капель в проме" жутках между ними без увеличения объема смесительной камеры и исключает проскок фаз без контакта друг с другом.Формула изобретения1. Смесительно-отстойный экстрактор для систем жидкость"жидкость, содержащий отстойную камеру, отделеннуюот нее перегородкой смесительную камеру, разделенную, неподвижными лопатками на секции, в каждой из которойустановлено смесительно-транспорти- ,рующее устройство, о т л и ч а ю щ и й"с я тем, что, с целью повышения. счет осуществления многократного процесса коалесценции - диспергирова"ния в смесительной камере и уменьшениявремени пребывания Фаз в аппарате,смесительно-транспортирующее устройст"во выполнено в виде стакана с размещенными на его боковой поверхностилопатками и расположенными внутри ра"диальными перегородками, при этом до"нышко стакана перфорировано и обраще"но к выходу из смесительной камеры.2. Экстрактор по и. 1, о т л и.ч а ю щ и й с я тем, что отношениевнутреннего диаметра лопаток, размещенных на боковой поверхности стаканов, к наружному равно 0,8-0,9,3. Экстрактор по и. 1, о т л в ч аю щ и й с я тем, что расстояния меж"ду стаканами в 3"6 раз больше высотыстакана,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1 Авторское свидетельство СССР И 428759, кл . В 01 О 11/04, 14.10.71. 2. Авторское свидетельство СССР й 355964, кл. В 01 О 11/04, 17.03.69.950416 1 б иг. Г иг.З ф А, Миронателевич орректор Г. Решетник Редакто Т. Веселова дписное комитета С и открытий ская наб,д 4/5 лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,Заказ 5105/11 Гос по дела 113035 Моск