Центробежный экстрактор

ОП ИСАНИЕ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик1:929144 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) М. Кл.з В 01 Р 11/04 Гееудеретееннмй кемнтет по денем нзебретеннй н еткрмтий(72) Авторы изобретения Казанский химико-технологический институт им. С. М. Кирова(54) ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ЭКСТРАКТОР 1Изобретение относится к устройствам для осуществления процесса экстракции в системе жидкость - жидкость и может быть применено в различных отраслях промышленности.Известен центробежный аппарат для кон тактирования жидкостей, содержащий кожух, ротор с насадкой, выполненной в виде конических тонкостенных элементов, расположенных соосно с некотор ым зазором, и устройство ввода и вывода фаз 1.К недостаткам данного аппарата относятся вторичные течения легкой фазы (в объеме насадки, где конические тонкостенные элементы обращены конусами к центру аппарата) с образованием вихрей, усиливающих продольное перемешивание в аппа рате, что ведет к снижению интенсивности процесса массообмена.Кроме того, для устойчивой работы аппарата необходимо поддерживать определенный слой тяжелой фазы в каждом коническом тонкостенном элементе на участке, обращенном конусом к периферии ротора, что затруднительно, так как по радиусу аппарата от центра к периферии ротора растет величина центробежной силы, действую 2щей на фазы при их движении в насадочной части аппарата. Причем для каждого ряда конических элементов действие этих сил будет направляться в соответствии с местоположением этих элементов относительно центра ротора, т. е. будет изменяться по радиусу. Следовательно, будет меняться толщина слоя тяжелой фазы для каждого элемента, что ведет к изменению режима истечения фаз через щели, образованные коническими элементами, Если принять во внимание (а не учитывать это невозможно) некоторые колебания в системе подачи фаз в аппарат, обусловленные спецификой работы регуляторов (контрольноизмерительных приборов), то станет ясно, насколько сложно обеспечить устойчивый гидродинамический режим как на каждом из конических элементов, так и в целом по аппарату.Цель изобретения - повышение эффективности процесса за счет повышения степени массообмена.Поставленная цель достигается тем, что, в центробежном экстракторе, включающем кожух с расположенным в нем ротором с насадкой, состоящей из отдельных элемен 929144На фиг. 1 изображен экстрактор, общий вид, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А - А на фкг. 1; на фиг. 3 - призматическое тело; на фиг. 4 и 5 - часть насадочной зоны, выполненной из призматических тел и показана гидродинамическая картина движения потоков фаз.Центробежный экстра ктор состоит из кожуха (не показан), ротора 1, верхнего диска 2 с камерами 3 и 4 сбора проконтактировавших фаз соответственно легкой и тяжелой. В камеры введены не связанные с ними неподвижные напорные диски 5 и 6 для отвода жидкостей.Сверху по оси ротора коаксиально расположены неподвижные патрубки 7 - 10. Патрубок 8 вплотную через уплотнительную шайбу 11 подходит к нижнему диску 12 ротора с выполненными в нем радиальными каналами 13.Подвод легкой фазы в контактную зону аппарата осуществляется через распределитель 14. Подвод тяжелой фазы осуществляется из диспергирующего устройства 15. Сепарация тяжелой фазы осуществляется в зоне 16 сепарации, выполненной в виде диска 17 с выфрезированными каналами 18. Сепарация легкой фазы осуществляется в зоне 19 сепарации.Рабочее пространство ротора заполнено насадкой 20, выполненной в виде призматических тел 21, геометрическая ось которых параллельна оси аппарата,Призматические тела расположены таким образом, что одно ребро направлено к центру ротора, а противоположное ребро - по радиусу к периферии. Две противоположтов, установленных с зазором относительно друг друга, устройства ввода и вывода фаз, элементы .насадки выполнены в виде расположенных по концентрическим окружностям шестигранников, геометрическая ось которых параллельна оси ротора.В предложенном устройстве сводится к минимуму продольное перемешивание, что ведет к интенсификации процесса массообмена.Отпадает необходимость в создании и поддержании слоя тяжелой фазы определенной толщины на определенных участках насадочной зоны. Следовательно, создаются условия устойчивой (стабильной) работы аппарата в целом.Если в известном экстракторе контакт жидкостей в основном осуществляется в зоне, где конические элементы примыкают (с зазором) конусами друг к другу, то в предлагаемой конструкции аппарата зоной контакта является все пространство, образованное призматическими телами при их установке с зазором. Следовательно, увеличивает ся длина зоны контакта фаз, время контакта фаз, что ведет к интенсификации процесса массообмена. 5 10 15 20 25 Зо 35 40 45 50 55 4ные грани призматических тел также расположены радиально. Призматические тела установленные в одном ряду (на одном радиусе) с зазором, образуют радиальные каналы 22; два соседних ряда по радиусу призматических тел, расположенных с зазором, образуют канал 23 под некоторым (60) углом к радиусу аппарата.Аппарат работает следующим образом.Тяжелая (дисперсная) фаза по межтрубному пространству патрубков 7 и 8 поступает в диспергирующее устройство 15, откуда под действием центробежной силы выбрасывается в виде капель в контактную зону аппарата, заполненную призматическими телами 21, установленными с зазором, Далее капли под действием центробежной силы движутся по каналам 22 и 23 от центра к периферии ротора.Достигнув главной поверхности уровня раздела фаз, находящегося вблизи уровня подвода легкой фазы в контактную зону аппарата, капли дисперсной фазы коалесцируют и далее в виде сплошного потока поступает в зону сепарации 16. Достигнув периферии ротора, тяжелая фаза поступает в камеру 4 и с помощью напорного диска 6 по трубе выводится из аппарата.Легкая фаза по неподвижному патрубку 8 и радиальным каналам 13 через распределитель 14 поступает в контактную зону аппарата вблизи главного уровня раздела фаз и движется по каналам 22 противотоком к дисперсной фазе от периферии к центру, Далее, пройдя зону 19 сепарации для легкой фазы, поступает в камеру 3, откуда по трубе выводится из аппарата. При движении фаз по извилистым каНалам 22 и 23, образованных призматическими телами 21, установленными с зазором, создаются благоприятные условия для интенсификации процесса массообмена.Отсутствуют зоны застоя, где, как правило, возникают вторичные течения, вихреобразование (фиг. 4), усиливающие продольное перемешивание и, следовательно, ведущие к снижению процесса массообмена. В извилистом канале сведены к минимуму условия для вихреобразования, так как для формирования вторичных течений необходима определенная протяженность участка канала, чтобы мог сформироваться вихрь,Вихреобразованию препятствует и соударение потоков на участках, где сходятся два канала 23, а затем на некотором расстоянии происходит раздвоение потоков.В местах соударения потоков значительно интенсифицируется процесс массообмена за счет редиспергирования и дробления капель, т. е. за счет многократного обновления поверхности массообмена.На участках канала 22, расположенных параллельно радиусу аппарата скорость движения капель резко возрастает. Двигаясь5с большими скоростями, капли ударяются о ребра призматических тел, дробятся, а затем на участке канала 23, расположенного под углом 60 к радиусу аппарата, частично сливаются, образуя пленку. Двигаясь к периферии ротора по наклонной поверхности призматического тела по каналам 23, пленка достигает участка канала, где два наклонных канала 23 переходят в один радиальный канал 22, срывается с наклонных поверхностей, дробясь на капли. А далее все снова повторяется.оТаким образом, на всем пути движения тяжелой фазы от центра к периферии ротора происходит многократное редиспергирование и коалесценция капель, т. е. многократное обновление поверхности массообмена, что ведет к интенсификации процесса массообмена. Проверка работоспособности предлагае. мой конструкции на образце экстрактора диаметром 350 мм, насадочная часть которо о го выполнена в виде призматических тел, ось которых параллельна оси аппарата показала, что эффективность массообмена увеличилась на 24 - 33% по отношению к известной конструкции. Исследования прово 6дились на системе керосин-фенол-вода (извлечение фенола из керосина водой) при объемном соотношении тяжелой фазы к легкой Ят/Я = 3/1 и числе оборотов ротора Х =500 об/мин.Использование изобретения позволит интенсифицировать процесс массообмена.Формула изобретенияЦентробежный экстрактор, включающий кожух с расположенным в нем ротором с насадкой, состоящей из отдельных элементов, установленных с зазором относительно друг друга, устройства ввода и вывода фаз, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса за счет повышения степени массообмена, элементы насадки выполнены в виде расположенных по концентрическим окружностям шестигранников, геометрическая ось которых параллельна оси ротора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР240678, кл. В 01 Р 11/04, 1968 (прототип).929144 иг.5 лександровас Корректор МПодписноекомитета СССРоткрытийская наб., д. 4/5д, ул. Проектная, 4 оста Редактор В. ИвановаЗаказ 306117 ВНИИпо113035,лиал ПП Составитель 3. А Техред А. Бойка Тираж 733 И Государственного делам изобретений и осква, Ж - 35, Рауш сПатент, г. Ужгоро