Пульсационный экстрактор

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 1967507(И 1 М. Кл.з с присоединением заявки МВ 01 0 11/04 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий.5(088,8) Опубликовано 2310,82. Бюллетень Мо 39 Дата опубликования описания 231082 А.И.Гурьянов, Б.А.Ефремов, Т.Г.Русских, Ю. П.А.Сигал, Л.М,Аюпова, Р.С.Сафин и П.Д.З 72) Авторыизобретения анский химико-технологический институт им. С.М.Кирова(71) Заявител 4) ПУЛЬСАЦИОННЫЙ ТРАКТО шения увели и создают враостного потоижению прои улучшению ющие козырь вижение жид собствует с ремешивания Направл щательное ка, что сп дольного п интенумень- ЗО иэобретя массоо ия являетс ена, за сч 1Изобретение относится к аппаратам для проведения массообменных процессов и процессов физико-химического превращения и может быть использовано в химической, нефтехимическойи других отраслях промышленности.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является пульсацион, ный экстрактор, содержащий корпус, помещенный в коаксиальный кожух, возбудитель пульсации, диспергирующие сетки, причем между стенками кожуха и корпусом размещены перфорированные тарелки.,Возбудитель пульсации выполнен в виде штока с набором мешалок Г 1 ).Недостатком известного пульсационного экстрактора является то, что в нем нельзя совместить процессы физико-химического превращения и жидкостной экстракции.Проведение. этих процессов в ряде различных аппаратов прйводит к увеличению энергозатрат, металлоемкости и занятых площадей под оборудование.Целью ен я продольного перемешивания ичения поверхности контакта фаз.Указанная цель достигается тем,что в пульсационном экстракторе,содержащем корпус, помещенный в коаксиальный кожух, и перфорированныетарелки, размещенные внутри корпусаи между стенками корпуса и кожуха,корпус в нижней части снабжен вертикальными прорезями с направляющими козырьками, при этом проходноесечение прорезей выполнено уменьшающимся по высоте,Наличие прорезей в нижней частикорпуса экстрактора вызывает перетоки между каналами, образованнымикорпусом и кожухом аппарата. Это позволяет изменить движение жидкостив аппарате по направлению и величине, т.е. разложить общую скоростьдвижения на продольную и поперечнуюсоставляющие. Изменение направлениядвижения жидкости улучшает условиясепарации и увеличивает задержку дисперсной фазы.распределения сплошной и дисперсной фаз по поперечному сечению аппарата.Кроме того, переменное проходное сечение прорезей позволяет получить любой закон изменения скорости движения жидкости в аппарате, зависящий от формы и величины проходного .сечения прорезей и закона изменения их гидравлического сопротивления. Увеличение проходного сечения прорезей вызывает уменьшение продольной . составляющей скорости и увеличение . радиальной составляющей скорости, кроме того, увеличение проходного сечения прорезей вызывает снижение . их гидравлического сопротивления, что приводит к снижению общей ско-, рости движения жидкости.Таким образом, прорези в нижней части корпуса экстрактора позволяют создать в аппарате зоны с различными режимами перемешивания и совместить процессы жидкостной экстракции и физико-химического превращения.На фиг,1 изображен аппарат, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-В .на фиг.1.Нульсационный экстрактор состоит из корпуса 1 и коаксиально расположенного кожуха 2, образующих два канала:аппарата - цилиндрический 3 и кольцевой 4. В каналах по высоте установлены перфорированные контактные устройства 5. На корпусе разме цены патрубки б и 7 с коллекторами для подачи исходных веществ, патрубки для вывода легкой 8 и тяжелой 9 фаз и газа 10. На корпусе 1 и кожухе 2 аппаратрасположены патрубки 11 и 12 для подвода пульсации. Данные патрубки расположены так, чтогидравлическое сопротивление зоны экстракции, т.е. пульсационного контура, расположенного выше патрубков, равно гидравлическому сопротивлению зоны. реакционной, т.е. пульсационного .контура, расположенного ниже патрубков. В нижней части корпуса 1 имеются прорези 13, выполненные с направляющими козырьками и переменным проходным сечением по высоте.Пульсационный экстрактор рабо.тает следующим образом.Легкая и тяжелая фазы подаются в аппарат соответственно через патрубки б и 7 и движутся противотоком по цилиндрическому 3 и кольцевому 4 каналам. На основное движение фаэ накладывается возвратно-поступательное (пульсирующее)движение, которое создается путем подачи импульсов давления противоположных знаКов через патрубки 11 и 12. При подаче положительного импульса в патрубок 11 в кольцевом канале жидкость перетекает из кольцевого канала 4 в цилиндрический.в экстрак ционной зоне аппарата через верхний срез корпуса; а. в реакционнойзоне - через прорези и нижний срЬз корпуса и отводится через патрубок12 в цилиндрическом канале. При подаче положительного импульса в патрубок 12 движение жидкости меняется на противоположное. Примеси, поступающие с легкой (дисперсной)фазой в реакционную зону, вступаютв химическое взаимодействие с тяжеО лой (сплошной)фазой, поступающейиз экстракционной зоны, в результате чего выделяется гаэ и образуется.твердый осадок. Легкая фаза, проходя через контактные устройства, дробится на мелкие капли, которые, обтекая отогнутые края прорезей, приобретают дополнительное вращательное рая экстрагирует примеси иэ капель,причем экстракция, начинаясь в реакционной зоне, ускоряется по мере движения капель легкой Фазы вверх,где протекает с постоянной скоростью,65 движение. Вихри, срывающиеся с крарц ев прорезей, вызывают повышеннуютурбулизацию среды,.что ведет к по-:вышению интенсивности перемешиванияи дробления дисперсной Фазы, что, всвою очередь, способствует значительному развитию межфаэовой поверхности.В нижней части реакционной зоны скорость движения жидкостей относительно невелика за счет шунтирования пульсации через прорези ибольшого живого сечения их), чтосоздает благоприятные условия для .осаждения образующейся твердой фазы,По мере движения дисперсной фазывверх, из-за уменьшения сечения про-.35 резей, дисаерсная Фаза испытываетвозрастающее воздействие пульсации,которое турбулизирует ее, в результате чего в реакционной зоне наблюдается режим идеального перемешива ния, способствующий ускорению реакции.Одновременно эа счет знакопеременного давления происходит многократное перемещение жидкостей из 45 кольцевого канала 4 в цилиндрический3 и наоборот, что способствует выравниванию концентраций. реагирующихвеществ по поперечному сечению аппарата и более равномерному распределению капель во всем объеме реакционной эоны. По мере протеканияреакции твердая Фаза под действиемсилы тяжести осаждается и накапливается внизу аппарата., откуда отводится с тяжелой фазой, а газ равномерно распределяется за счет пульсацийпо поперечному сечению аппарата,барботирует через экстракционную зону и отводится через патрубок 10.Легкая фаза, поднимаясь вверх, омы вается свежей сплошной Фазой, котоЛегкая фаза отводится через патрубок 7, атяжелая - через патрубок 9.Следовательно, направляющие козырьки прорезей создают вращение жидкостного потока в реакционной зоне в направлениях, соответствующих зна-, ку подводимого,импульса. Вращение потока снижает продольное перемешивание, улучшает условия диспергирования легкой Фазы эа счет срезающих усилий на краях прорезей, увеличивает поверхность контакта фаз и повышает скорость массообмена, за счет чего повышается скорость процесса химического превращения, протекающего в диффузионной области.Увеличение проходного сечения прорезей книзу реакционной эоны аппарата снижает продольную составляющую скорости пульсации и увеличивает поперечную составляющую эа счет изменения гидравлического сопротивления прорезей, Продольная составляющая пульсации становится равной нулю в случае равенства проходного сечения прорезей поперечному сечению цилиндрического и кольцевого каналов,Снижение продольной составляющей пульсации уменьшает интенсивность перемешивания в нижней части аппара та, что благоприятствует интенсивному выделению твердого осадка из легкой Фазы. Интенсивность перемешивания в экстракционной зоне, где легкая Фаза и равномерно распределенный по каналам газ взаимодействуют с тяжелой Фазой, постоянна благодаря наличию только продольной составляющей пульсации, Это способствует равномерному процессу дробления и коалесценции дисперсной (легкой) фазы, интенсивному массообмену. Кроме того,продольная составляющая пульсациивлияет на скорость всплывания газовых пузырей, что позволяет получитьравномерное газосодержание по всей 5высоте экстракционной зоны н уменьшает каналообразование. Наличие газовой фазы позволяет интенсифицировать процесс экстракции благодаряувеличивающейся поверхности контактаФаз. Таким образом, создание в одномаппарате зон с различными режимамиперемешивания позволяет совместитьв одном аппарате процессы физико-химического превращения и жидкостнойэкстракцни35 Применение изобретения позвоЛяетсовместить процессы физико-химического превращения и жидкостной экстракции, что приводит к снижениюэнергозатрат, уменшению расхода 2 О реагентов, металлоемкости и производственных площадей. Формула изобретения25Пульсационный экстрактор, содержащий корпус, расположенный коаксиально ему кожух, перфорированныетарелки, размещенйые в корпусе и .ЗО между корпусом и кожухом, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью. интенсификации массообмена за счет.Уменьшения продольного перемешивания и увеличения поверхности контак,та Фаз, корпус в нижней части выполнен с вертикальными прорезями с направляющими козырьками, при этомпроходное сечение прорезей выполнено уменьшающимся по высоте.Источники информации,40 принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 281409, кл, В 01 П 11/04, 1969,967507 Составитель А.МироновРедактор Л.Лукач Техред А.БабинецКорректор О.БилакВ ка ал ППП "Патен г.ужгород, ул.Проектн 7947/12 Тираж 734ВНИИПИ Государственнопо делам изобретени 113035, Москва,Ж, Ра ПодпИс нокомитета СССРи открытийскан наб., д.4/5