Пульсационный экстрактор

(19) (1 А В 01 В 11/ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ н с ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРпО делАм изОБРетений и ОтнРцтий(56) 1. Авторское свидетельство СССР У 586918, кл. В 01 0 11/04, 05.01.78,2. Авторское свидетельство СССР В 944603, кл. В 01 П 11/04, 23,07,82(71) Уфимский нефтяной институт (54)(57) ПУЛЬСАЦИОННЬЯ ЭКСТРАКТОР, включающий вертикальный цилиндрический корпус, разделенный по высоте а отстоиные и смесительные секцииконтактными элементами, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюинтенсификации массообмена и увеличения производительности, контактныеэлементы каждой смесительной секциивыполнены в виде двух комплектов вертикальных листов в сочетании с пластинами, расположенными под углом 1020 к ним и с зазором от вертикали,при этом вертикальные листы установлены вьппе пластин, а комплекты установлены со смещением на 90 одинотносительно другого,Изобретение относится к аппаратам химической технологии, предназначен-. ным для проведения процессов жидкостной экстракции, и может быть использовано в различных отраслях промьппленностиИзвестен пульсационный экстрактор, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, разделенный по высоте ситчатыми тарелками на остойные и смеси О тельные секции с вертикальными цилиндрическими перегородками, образующими кольцевые зазоры и расположенными коаксиально друг другу Я .Наиболее близким по технической 15 сущности и достигаемому эффекту к изобретению является пульсационный экстрактор, включающий вертикальный цилиндрический корпус, разделенный по высоте тарелками на отстойные 20 и смесительные секции с вертикальными перегородками, расположенными на равном расстоянии друг от друга. С целью интенсификации массообмена путем создания местных струйно-на 25 правленных потоков на выходе иэ щелевицных зазоров и винтообразного вращения по высоте аппарата он снабжен пакетами. вертикальных плоскоскопараллельных перегородок, установ- З 0 ленных в смесительных секциях на равных расстояниях друг от друга, верхние концы которых загнуты под углом 8-15 и перекрывают на 1/3 заоры между Вертикальными перегородка 35 ми, при этом пакеты вертикальных перегородок по высоте колонны повернуты на угол 10-20 один относительно другого. Для подвода и отвода жидких фаз имеются патрубки. 40 Отдельным пульсатором жидкости в объеме аппарата сообщается воэвратдопоступательное движение. В аппарате противоточно движутся две не смешивающиеся между собой жидкости. Про ходя по вертикальным плоским. каналам, жидкость на выходе из щелевидных зазоров получает определенное направление - образуется зона активного смещения 2 .50Недостатком известных пульсационных секционированных экстракторов является значительный расход металла на изготовление ситчатых либо решетчатых тарелок. Изготовление и 55 монтаж тарелок в колонне требуют значительных средств и трудозатрат. Ситчатые. (решетчатые) тарелки имеют ограниченное проходное сечение - максимум до 507, что сказывается на производительности аппарата, Наличие тарелок в экстракторе ведет к увеличению гидравлических сопротивлений, а это вызывает дополнительные энергозатраты,Цель изобретения - интенсификация массообмена.и увеличение производительности.Поставленная цель достигается тем, что в пульсационном экстракторе, включающем вертикальный цилиндрический корпус, разделенный по высоте на отстойные и смесительныесекции с контактнымиэлементами,контактные элементы каждой смесительной секции выполнены в видедвух комплектов вертикальных листовв сочетании с пластинами, расположенными под углом 10-20 к ним и сзаэором.от вертикали, при этомвертикальные листы установлены вышепластин, а комплекты установленысосмещением на 90 один относительно другого,На фиг. 1 показан экстрактор, общий вид, в разрезе; на фиг, 2 -разрезы А-А, Б-Б и В-В на фиг. 1на фиг. 3 - узел 1 на фиг. 1, взаим.ное расположение вертикальных и наклонных пластик,Пульсационный экстрактор состоитиз корпуса 1 с чередующимися смесительными 2 и отстойными 3 секциями.Смесительная секция состоит из двухкомплектов 4 и 5 вертикальных листов 6 в сочетании с наклонными пластинами 7, при этом вертикальные листы располагаются параллельно другдругу и на равном расстоянии. Наклонные пластины образуют некоторый(малый) угол и зазор от вертикали,Комплект пластин 4 повернут на 90относительно подобного комплекта 5,при этом в средней части 8 в местахстыка образуется решетка (сетка) сравномерными ячейками, выполняющаяроль тарелки. Одновременно при стыковке комплектов 4 и 5 пара пластин -прямая и под углом, образует как бысонло с горловиной в средней части 8.В целом, в смесительной секции образуется множество сопел. Для подводаи отвода жидких фаз имеются штуцеры 9-12, Для обеспечения противотока, увеличения межфазной поверхности и интенсификации массообмена со3435 55 3 114держимому аппарата с помощью отдельного пульсатора сообщается возвратно-поступательное движение. Пульсатор подключается к патрубку 13.Экстрактор работает следующим5образом,В штуцер 9 подается тяжелая фаза,которая выводится через штуцер 10,В штуцер 11 подается легкая фаза,выводимая через штуцер 12. Таким 10образом, в колонне противотоком двигаются две не смешивающиеся междусобой жидкости, одна из которых при: этом диспергируется. Контактируемыежидкости пульсатором приводятся в 15колебательное движение, предварительно распределяются между вертикальными листами 6, так как они выступают над наклонными пластинами на высоту 10-20 мм, а затем жидкости какбы инжектируются в пространствомежду парами пластин - прямой и подуглом, при этом в средней части(в местах стыка верхних и нижнихкомплектов пластин) образуются гор- дловины сопел, где скорости фазовыхпотоков достигают максимальной величины. Поворот комплектов пластинна 90 один относительно другого автоматически образует равномерную сетку .(в местах их стыка) с заданными размерами ячеекТаким образом, в смесительныхсекциях создается активный гидродинамический режим, включающий четкое предварительное равномерное распределение жидкостных потоков по сечению колонны между вертикальнымиравноудаленными друг от друга листа"ми; инжектирование (создание нсоплового эффекта ) в горловинах пар плас 1 40тин - прямая и под углом; совместное создание струйного (в плоскихканалах) и капельного (через сеткув местах стыка комплектов пластин)режимов; образование тройной систе 45мы тарелок - струйного течения вверхнем комплекте пластин, капельного режима через равномерную сеткуи струйного течения в нижнем комплекте пластин.50 Проведеныэксперименты по гидродинамике и массообмеиу на модельных системах (дизельное топливо-бензойная кислоте-вода), результаты сведены в таблицу.Обозначения, принятые в таблице: Ж. - угол наклона пластин от вертикали; 3 - ширина зазора между вертикальными листами и кромкой наклонных пластин; 8 - расстояние междувертикальными листами; Ь - общаявысота вертикальных листов, котораяопределяется как Б/Ь = гВЮ ; Ьвысота выступающей части вертикальных пластин над наклонными,М,Дк 300 ф( - степеньМч ХнФ.извлечения, 9 З- факэтс 1тор энергоэффективности, где, Ч -соответственно расходы сплошнойи дисперсной фаз; 3 н, 3 к- начальнаяи конечная концентрации бензойнойкислоты в воде, г/л; 1 н - начальнаяконцентрация бензойной кислоты вдизтопливеф Г/л М = О +суммарная нагрузка ло обеим фазам,м/И ч; ВЭТС - высота, эквивалентйная теоретической ступени, м; 3интенсивность пульсаций, м/ч.Поисковую работу выполняют в колонне диаметром 80 мм, оптимальныеварианты повторяют в аппарате диаметром 400 мм. Эффективность экстрактора оценивают по глубине извлечения бензойной кислоты из дизельного топлива водой и фактору энергоэффективности. По результатам экспериментальных данных (таблица)можно заключить, что оптимальнымипараметрами являются сс = 10-20; 3= 5-10 мм, Ь = 10-20 мм,Полученные оптимальные характеристики можно объяснить следующимобразом: увеличение угла наклонапластин ( К) от вертикали до определенного предела дает лучшие значения по глубине извлечения, таккак при этом увеличивается удерживающая способность (УС) аппарата, ноодновременно увеличиваются гидравлические потери, растут энергозатраты, Оптимальные размеры капель дисперсной фазы получаются при 3- 5-10 мм, при больших значенияхувеличивается производительностьэкстрактора, но падает степень извлечения, при О менее 5 - наоборот.Влияние Ь можно объяснить тем,что выступающая часть играет рольрассекателей и успокоителей потоковв сопловой части,Использование изобретения позволит увеличить производительностьиф3, им 1,06 72 200 50 5 3 1,19 76 10 150 50 10 15 1,32 100 50 1,24 20 80 50 10 20 1,08 66 30 30 60 50 установки, так как в колонне отсутствуют тарелки (ситчатые, решетчатые), вместо этого используется сетка, получающаяся конструктивно при сборке элементов смесительной секции, 5 Значительно улучшаетсй технология изготовления насадки - в качестве заготовок берутся стандартные листы : толщиной 0,5-1 мм и фиксируются между параллельными листами пластиныпод определенным углом, значительноупрощается сборка пакетов Ъластин,Технико-экономический анализ говорит о том, что предлагаемый аппарат по эффективности превосходит известные пульсационные секционированные экстракторы.1655 Тирах 659 Под ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 1 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5