Массообменный аппарат

(51)4 ВОР 332 150 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТЕЛЬСТВ К АВТОРСКОМУ 3, В.А.Ря 57-16642,2,ьство СССР15/02, 1967,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(57) Массообменный колонньпю аппараможет быть использован для одновременного осуществления процессовклассификации пульпы, промывки песков и сорбции растворимых ценныхвеществ. Цель изобретения - упрощение получения ценных веществ путемодновременного осуществления проце сов классификации пульпы, промывки песков и сорбции растворимых ценных веществ, а также снижение выноса песков из конической части верхней отстойной камеры, Отличительная осов бенность аппарата состоит в том,что цилиндрическая часть верхней отстойной камеры снабжена контактными элементами, сетчатой конической обечайкой и патрубком для отвода ионита, при этом отношение площадей сечения реакционной камеры и цилиндрической части верхней отстойной камеры равно 0,15-0,55. Кроме этого, в конической.части верхней отстойной кап: меры установлен пакет усеченных ко- в нусов и коническая труба, с которой тангенциально связан патрубок для подвода пульпы. Аппарат может найти С применение в химической промьппленности, гидрометаллургии редких ицветных металлов и других отрасляхпромьппленности. 1 ил.Изобретение относится к конструк-, циям колонных аппаратов и предназначено для использования в химической промышленности, гидрометаллургии редких и цветных металлов при осуществлении противоточных массо- обменных процессов в системе жидкость - твердое тело, например, таких, как классификация пульп с одновременной промывкой песков, сорб ция растворимых веществ ионообменными смолами и др.Цель изобретения - упрощение получения ценных веществ путем одновременного осуществления процессов классификации пульпы, промывки песков, сорбции растворимых веществ, а также предотвращение выноса песков из конической части верхней отстойной камеры.На чертеже изображен массообменный колонный аппарат, общий вид,Массообменный колонный аппарат содержит верхнюю отстойную камеру, состоящую иэ цилиндрической 1 и конической 2 частей, нижнюю 3 отстойную и пульсационную 4 камеры, реакционную камеру 5, патрубки для подвода пульпы 6 и отвода песков 7, для подвода 8 и отвода 9 ионита (ионообменнбй смолы), для подвода промывной жидкости 10 и отвода шламовой суспензии 11. Цилиндрическая часть верхней отстойной камеры 1 и реакционная камера 5 снабжены контактными элементами 12, а коническая часть верхней камеры 2 - пакетом усеченных конусов 13 и конической трубой 14. Цилиндрическая часть верхней отстойной каме" ры снабжеяа также сетчатой конической обечайкой 15.Иассообменный аппарат работает следующим образом.Пульпа, содержащая твердые частицы и ценный растворимый компонент, например молибден, через патрубок 6 подается тангеяциально в коническую трубу 14 конической части верхней отстойной камеры 2, Снизу через патрубок 10 поступает промывная жидкость (вода, подкисленная вода и т.д,)Пески, многократно контактируя с промывной жидкостью в реакционной камере 5, сгущаются в нижней отстойной камере 3 и выводятся через атрубок 7. Жидкая фаза, содержащая ценный компонент и шламы с допустимым для дальнейшего технологического процесса - сорбции, количеством песков, проходит через пакет прямых усеченных конусов 13 и поступает через сетчатую обечайку 15 в цилиндрическую часть верхней отстойной камеры 1.Туда же через патрубок 8 подается ионит, который, многократно контактируя со шламовой суспензией, задерживается на сетчатой конической обечайке 15, имеющей размер ячеек меньший, чем диаметр зерен ионита, и выводится на регенерацию через патрубок 9Проконтактировавшая с ионитом суспензия выводится из аппарата через патрубок 11. Объему пульпы, заполняющей аппарат, через пульсационную камеру 4 сообщаются возвратно-поступательные колебательные движения с помощью золотниково-распределительного механизма. Для обеспечения эффективного массообмена песков с промывной жидкостью и ионита со шламовой суспензией используются контактные элементы 12.Таким образом, создается три разделительных зоны: реакционная камера, коническая часть верхней отстойной камеры и цилиндрическая часть верхней отстойной камеры. В первой зоне происходит диффузионный процесс выделения растворимого вещества из поровой влаги песковых частиц в поток промывной жидкости, во второй - механический процесс разделения твердой фазы исходной пульпы на песковую и шламовую фракции, а в третьей - массообменный процесс сорбции растворимого вещества. Выполнение аппарата таким образом, что отношение площадей сечения реакционной камеры и цилиндрической части верхней отстойной камеры равно О, 15-0,55, приводит к созданию взвешенного слоя осадка на протяжении всего вертикального потока, При отношении площадей сечения менее 0,15 происходит нарушение взвешенного слоя ионита ввиду уплотнения и образования каналов в цилиндрической части верхней отстойной камеры, что приводит к ухудшению эффективности массообмена. При отношении площадей более 0,55 также происходит нарушение взвешенного слоя ионита вследствие значительного его раздвижения из-за повышенной скорости восходящего потока суспензии, Кроме того, время контакта шламовой сус 1284579пензии и ионита оказывается недос- таточным для насыщения смолы раство римым веществом. Это приводит к потерям ценного компонента с выходящим иэ аппарата раствором. 5Снабжение цилиндрической части верхней отстойной камеры сетчатой конической обечайкой и патрубком для отвода осадка препятствует попаданию смолы в зону классификации Ю и способствует автономному отводу смолы из аппарата. Тем самым создается дополнительная зона массообменного сорбционного процесса. Преимущества такого приема, состоящие в 15 проведении в одном аппарате двух массообменных и одногомеханического процессов заключаются в отсутствии в технологической цепочке насосов, аэролифтов, буферных емкостей, 20 клапанов и другой запорной арматуры, сокращении производственных площадей и расхода электроэнергии, создании с помощью одного пульсатора взвешенного слоя как для процесса 25 классификации пульпы с одновременной промывкой песков, так и для процесса сорбции.Немаловажное значение для проведения массообменных процессов в ап парате имеет и коническая часть верхней отстойной камеры, в которой происходит классификация, т.е. разделение твердой фазы исходной пульпы на песковую и шламовую фракции, И от то го, насколько полно происходит разделение, зависит как качество нижнего продукта - песков, которые должны содержать минимальное количество мелких классов - шламов, так и качество щ верхнего слива, который должен содержать минимальное допустимое для последующего процесса количество крупных классов - песков, Этому способствует установка в конической части верхней отстойной камеры пакета усеченных конусов и конической трубы, с которой тангенциально связан патрубок для подвода пульпы. Эффективное использование конической трубы в качестве циклонной камеры для обеспечения дополнительной классификации .твердой фазы пульпы вследствие создания центробежного поля. Предложенная форма трубы обусловлена также .необходимостью создания повышенного сопротивления в нижней части конической трубы, что препятствует попада,нию большого количества шламов в реакционную камеру 5. Этой же цели служит пакет усеченных конусов 13.Таким образом, снабжение цилиндрической части верхней отстойной камеры контактными элементами, сетчатойконической обечайкой, патрубком дляотвода осадка и выполнение аппарататаким образом, что отношение площадей сечения реакционной камеры и цилиндрической части верхней отстойнойкамеры равно 0,15-0,55, а также установка в конической части верхнейотстойной камеры пакета усеченныхконусов и конической трубы, с кото"рой тангенциально связан патрубокподвода исходной пульпы, обеспечивают возможность одновременного осуществления процессов классификациипульпы, промывки песков и сорбциирастворимых ценных веществ в одномаппарате с получением отмывных песков, насыщенного ионита и слива, содержащего шламовые фракции.П р и м е р 1. В колонном аппарате, имеющем диаметр реакционнойкамеры 0,2 м и высоту 2,2 м, диаметрцилиндрической части верхней отстойной камеры 0,3 м и высоту 3,2 м (высота конической части верхней отстойной камеры 1,3 м), производят классификацию выщелоченной пульпы, промывку песков и сорбцию молибденаионитом.Выщелоченная пульпа имеет следующие характеристики: содержание молибдена в жидкой фазе 4,3-4,5 г/л;плотность 1420-1490 кг/мэ; содержаниепесков класса +0,1 мм 39-42 7,Методика эксперимента состоит вследующем.Исходная выщелоченная пульпа срасходом 4,8-5,0 л/мин тангенциально подается в коническую трубу конической части верхней отстойной камеры, в которой в основном происходитразделение твердой фазы пульпы напесковую (частицы размером болееО, 1 мм) и шламовую (частицы размеромменее 0,1 мм) фракции, Снизу черезротаметр поступает вода. Расход воды 4,9-5,1 л/мин. Пески, многократноконтактируя с водой, сгущаются и выводятся иэ нижней отстойной камерыаппарата. Впамовая суспензия, проходя через пакет усеченных конусов,поступает в цилиндрическую частьверхней отстойной камеры, в которуюсверху с расходом 0,9-1,0 л/мин подается ионит. Столбу пульпы в аппа1284579 дящего потока шламовой суспенэии вцилиндрической части верхней отстойной камеры 8,5 м/ч,Результаты экспериментов представлены в табл.1,рате через пульсационную камеру сообщаются возвратно-поступательныеколебательные движения. Скоростьвосходящего потока. воды в реакционной камере 9,7 м/ч, скорость восхоТаблица 1 Плотностьшламовой Содержаниепесков СодержаниеМо во влаге СодержаниеМо в жидкойфазе восходящей суспенэии,Удельная производительность по твердому, т/м сутки4 Динамическаяемкостьионита нижнего продукта, г/л класса/л суспенэии,7 2-4 О, 0010,002 80-1190 200-230 0,0100,011 161-183 аметр цилиндричесотстойной камеры 22; 0,24, 027;0,51; 0,60 0,70 м оответствии с предцией, производят елоченной пульпы, сорбцию молибдена опыта 9 1). В рей получают следуюие показатели камеры 0,2 м и ди кой части верхней соответственно О, 0,30; 0,40, 0,44, и выполненном в с лагаемой конструк классификацию выщ промывку песков и Как видно из результатов зкспери 2ментов, достигается высокая эффективность массообменных процессов и классификации твердой фазы исходной выщелоченной пульпы. Получаемые ниж ний и верхний продукты предлагаемого массообменного колонного аппарата содержат минимальное количество растворенного молибдена, верхнийслив минимальное количествопесков,П р и м е р 2. В колонном аппарате, имеющем диаметр реакционной ионитом (условияэультате испытанищие технологическтабл.2),Таблица Диаметр реакционной камеры, м Содержание Мо жидкой фазе в дящей шламово суспенэии,иаметрилиндрическойасти верхней Доли амеры,0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,220,240,270,300,400,440,510,600,70 0,83 0,69 0,55 0,44 0,25 0,20 0,15 0,11 0,08 0,042 0,037 0,011 0,009 0,010 0,009 0,011 0,033 0,054Результаты проведенных испытаний показали, что для достижения поставленной цели. необходимо выполнениеколонного аппарата, в котором площадь поперечного сечения реакцион ной камеры равна (О, 15 - 0,55) площади поперечного сечения цилиндрической части верхней отстойной камеры. Если это отношение меньше, увеличиваются в три и более раз по тери ценного компонента вледствие каналообразования в слое ионита,при отношении площадей более 0,55 также возрастают потери ценного компонента (молибдена) из-за нарушения взвешенного слоя (создается скорость восходящего потока, превышающая, равная или чуть меньшая экспериментально установленной скорости осаждения ионита в шламовой суспензии, 20 что приводит к сильному раздвижению взвешенного слоя и в ряде случаев к частичному выносу ионита) и недостаточного времени контакта анионобменной смолы с раствором.25Предлагаемый аппарат характеризуется значительной технико-экономической эффективностью и может служить для упрощения проведения массообменных процессов. Проведение в ,одном аппарате процессов классификации пульп и промывки песков, сорбции ценного растворимого вещества ионитом упрощает технологическую схему полученияценного компонента, 35 так как из цепочки аппаратов исключаются дополнительные насосы, аэролифты, буферные емкости, клапаны,вентили, контрольно-измерительныеприборы и автоматы и т.д.Формула изобретения1. Иассообменный аппарат непрерывного действия с противотоком фаз и взвешенным осадком, включающий верхнюю, нижнюю отстойные и пульсационную камеры, реакционную камеру с контактными элементами, патрубки для подвода и отвода фаз, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения получения ценных веществ путем одновременного осуществления процессов классификации пульпы,промывки песков и сорбции растворимых веществ, цилиндрическая часть верхней отстойной камеры снабжена контактными элементами, сетчатой конической обечайкой и патрубком для отвода осадка, при этом отношение площадей сечения реакционной камеры и цилиндрической части верхней отстойной камеры равно 0,15-0,55.2, Иассообменный аппарат по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью предотвращения выноса песков из конической части верхней отстойной камеры, отстойная камера снабжена установленным в ней пакетом усеченных конусов и конической трубой, с которой тангенциально связан патрубок подвода фаз.1284579 ФСоставитель С.БарановаТехред В.Кадар Корректор А,Зимокосо Редактор О.Буг каз 7596/ Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 Тираж 656 НИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж,Подписноекомитета СССРоткрытийаушская наб., д. 4/5