Устройство для диспергирования двух жидких фаз

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1)4 В 01 П 11/О АНИЕ БРЕТЕНИ АТЕНТУ СО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(72) Брор Геран Ниман, Стиг-ЭрикХальтхольм, Лауно Лео Лильяи Валто Йоханнес Мякитало (Р 1)(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ Д 1 СПВРГИРОВАНИЯ ЛВУХ КОЛКИХ ФАЭ (57) Изобретение относится к устройству для диспергирования двух жидкихфаз в процессе экстрагирования растворителя, для регулирования желаемого типа дисперсии и для подъема образовавнейся дисперсии до уровня,который будет намного выпье поверхности жидкости, находящейся в смесителе. Цель изобретения - получениедисперсии, улучшение качества и создание двухконтурной циркуляции. Впредлагаемом устройстве к циркулирующему цилиндру 6 смесителя 5 подсоединены обратный трубопровод тяжелой Фазы 27 и обратный трубопровод)с 1 к 11 ;) , кторые отходят От Отстс)1 ц:1 кдцНой ц той же стддии )кгтрд 111 дццл, В .Ррхней части смс 1 т 51 л кдксидльно с турбоцдсосомс: гдцсц 1. ч дГперсионный насос 12, ир: сд 1 и, .тдцовлец в точке, где ,Нс:персия Одцимается цад поверхносТ 1;Ю жИ,СК с. Тц Я СМЕСИтЕЛя ЧЕРЕЗ дВЕ- д д чц;ть этьсрс вертикальные трубки 15, Верхццо концы поднимающих вери д 1,Н.1 х г)дбс)к 15 соединЯютсЯ с кругод 1 Трубой 18, из которой поток дсспсрсьи ирхдцт к следующей стадш Обрдботки чсрез сборный лоток 22 Изобрг.Рц 1 Р Носится к устройству длл дцсперг 1 ровднил двух жидких дз в процессе экстрагировдция растнорцтсцл с помощью ицтецсифицирован Ой )Е;Т;КДЛЬН)й ЦИРК)51 ЛЦИИ. 25Целью иэобретеция является полученце дссспРрсци улучшенного кдчестпд и с )дсН 11 с ццухкоцтурной циркуляЦИ 11,Ц;,111 г. 1 ддц смеситель, предотсТОЦИК 11 с)1 С ЙН 1 К Устацов)1 ЕЦЦЬЕВОКРУ 1 С.МРСС 1 С)551 ПОЛЕРЕЧЦЫй Ра ЭРЕЗ;1 д 1)ИГ, 2 - д 1 ГцврсцННЬ 1 Й НаСОС, аКсоцомс)тр 1 л, ид 5 г. 3 - верхцля частьс м сд Г 1) т с. 5 и,1) с: ч и ы й 1) д 3 р Р э,35уг.тр)с, ч .дс ржцт смесительпро сит с. тй".ч .5 и отстойник 3, трубопрс год 4. ц ркулциоццый цилиндр5, кот )рНй р: гиложен в цижцей (донНОЙ и стц с. те.л, су)сдюшуюс) коцусос)брд зц,ю церхцюю часть 6 цирку 5 лцион 11 с с эисе/1 рд 5 и пропод 7,цдпрд;"еццый в ц дрхц)о 1 о чдсть смесителя, т.е. Нд ицерхность жидкости8. Д 1 спс.ргцрвднце фаз жидкости проЕ 1 СХОЛ 11 Т ЦИ)Ц 1 ЦДРОМ ЦЦРКУ 51 ЯЦИИ И С ПОмощью турбинного насоса (турбоцасогд) 9, устдцовсссциого по отношениюК СМЕГ 1 Т)51 Ю В ЦСПОМ ПО ЦРНТРУ ИЛИН верхцгй част 1 смесителя. ВнутРисьчес 11 тглл пего периферии угтацов.чецо рд)дел 1 Рльцое кольцо 10, причем Оцо,стди зецо ца той же высоте, что 1 Турбондсос, чтобы разделиге:15 )е кочьцс) 1 О направляло струютурбо)ьдсогд ц словцом вверх, благоддря чему в цдццом случае будет образвыцатьсл сиркунлция дисперсииИ ВИДЕ ДЦОйй ЦЕТЛИ (НДИРаНЛЕНИЕ Круговая труба 18 снабжена по меньшей мере одной горизонтальной прорезью, расположенной внутри круговой трубы под углом 20-40 от самой высокой точки трубы. Круговая труба снабжена ндклонным вниз элементом, установленным на внешней кромке ее. Труба также снабжена кольцеобразной пластинкой, Внешняя поверхность сборного лотка снабжена наклонной поверхностью 25, направленной внутрь смесителя и продолжается в виде изогнуФтой внутрь тормозной поверхности 26, 5 з.п, ф-лы, 3 ил. циркуляции дисперсии на фиг. 1 показано стрелками),Чтобы данный смеситель работалэД)фективно даже в случае обработкивысокого объема потока раствора пригарантировании более равномернойинтенсивности перемешивания, НО которая в среднем будет ниже обычной(интенсивности), в верхней части смесителя и на одной оси 11 с турбонасосом 9 устанавливается дисперсионцый насос 12. Основной и главной1)у)Кцией дисперсионного насоса является гарантирование подъема потокадиспергии до уровня, который будетцдмцого вььше поверхности находящейсяв смесителе жидкости, поскольку вддцном случае поверхность жидкостив иредотстойнике 2 и отстойнике 3также будет выше поверхности находящейся в смесителе жидкости. Дисперсиоцный насос 12 вращается с той жескоростью, что и турбонасос, Всасывающее входное отверстие 13 всасывающего цилиндра 14 дисперсионного насоса 12 располагается довольно близкоот турбоцасоса, несколько выше егосредней точки, но обязательно нижеповерхности жидкости. Обслуживающиедисперсионный насос и поднимающиевверх трубки (вертикальные трубки) 15устанавливаются своими нижними кенцами во всасывающем цилиндре, которыйсверху закрыт герметически. Упомяну"тые вертикальные трубки устанавлива -ются таким образом, чтобы они образовали расширяющийся вверх конус,Вокруг вертикальных трубок в нижнейих Ггти (в частности ниже поверх5 1531 ности жидкости) установлены конусные плиты 16 и 17. В верхней своей части эти конусные плиты удлиняются по меньшей мере до того же уровня, на котором находится поверхность жидкости 8 смесителя. Эти конусообразные пластинки вращаются с той же скоростью, что и вертикальные трубки.угол возвышения или подъема вертикальных трубок выбирается в зависимости от размера отверстия и скорости вращения самих трубок в диапазоне 30 - 60 . Количество вертикальных трубок может находиться в пределах 2-24, Диаметр вертикальных трубок выбирается с таким расчетом, чтобы скорость потока внутри трубок оставалась относительно низкой 0,1 0,5 м/с.Образуемая потоком внутри этой площади турбулентность обычно бывает незначительной, так что работа. насоса или насосов не будет способствовать уменьшению размера средних капель.В предлагаемом устройстве вертикальные трубки выполнены прямыми, однако они могут иметь и другую форму, но при обязательном условии, что эта форма не будет придавать предназначенной для перекачки дисперсии импульсное усилие, которое будет либо слишком слабьг, либо слишком сильным. После правильного измерения высота подъема дисперсионного насоса должна быть таковой, чтобы она поддерживала поверхность смесителя на таком низком уровне (подъем потока дисперсии на такой высокой уровень), чтобы легкая фаза жидкости из сборного лотка соседней ячейки свободно проходила на поверхность смесителя без индивидуального срабатывания насоса и чтобы тяжелая фаза жидкости проходила я цилиндр циркуляции непосредственно под турбонасосом.Вертикальные трубки 15 доводят поток дисперсии непосредственно до круговой трубы 18, которая соединяет все вертикальные трубки. Круговая 1трубка выполняет функцию центрифуги, разделяя фазы раствора, а в самой кольцевой или круговой трубе поток несколько затухает только по причине частичного столкновения вытекающих из вертикальных трубок подпотоков. Поток дисперсии выходит из круговой трубы 18 (фиг. 2 и 3) через горизон 840 тальную прорезь 19, которая располагается внутри круговой трубы под углом примерно 20-40 по отношению ксамой высокой точке трубы. Совсем 5необязательно выполнять горизонтальную прорезь 19 равномерной: вместоодной равномерной прорези можно выполнить и испольэовать несколько небольших прорезей, выполненных в тойчасти трубы, которая всегда находитсяв интервале между вертикальными трубками.Над круговой трубой наклонно устанавливается кольцеобраэная пластина20, которая окружает круговую трубуи заставляет поток дисперсии, выходящий из круговой трубы, течь в интервале между кольцеобразной пластиной 20 20 и самой круговой трубой. Ло внешней кромке круговой трубы 18 установлен наклоненный по направлению внизэлемент 21, внешняя поверхность которого будет параллельна кольцеобразной 25 пластине. Основной функцией этогоэлемента 21 является заставить потокдисперсии отходить от круговой трубы. Кольцеобразная пластина и элемент21 подобраны и установлены относи тельно друг друга таким образом, чтобы они йаправляли поток дисперсии,который выходит из круговой трубы,по направлению вниз под углом примерно в 45.Из круговой трубы 18 поток дисперсии проходит в верхнюю часть смесителя и дальше в сборный лоток 22 длядисперсии, который окружает верхнюючасть смесителя, Нижняя или донная 40 поверхность сборного лотка находится выше уровня поверхности жидкости8, находящейся в смесителе.Внешняяповерхность 23 сборного лотка одно-временно выполняет функцию поверхности цилиндра самого смесителя. Внутренняя поверхность 24 сборного лоткаможет быть выполнена, например, таким образом, чтобы в своей нижнейчасти она была параллельна внешней 50 поверхности, а в своей верхней частипараллельна вертикальным трубкам 15гисперсионного насоса. Кроме того,в соответствии с вариантом настоящего изобретения образуется поверхность 25, которая наклоняется от55внешней поверхности сборного лоткапо направлению внутрь, чтобы принять1 на себя поток дисперсии, причемнижняя часть наклонной поверхности25 продолжается н ниде изогнутойнцугрь тормозной поверхности 26.Гибкая или "нежная" обработка дисперсии является очень важным Фактором в снедеции ца нет вероятностиобразования или возникновения эмульгиронация. Именно поэтому конструкцияустройс гна включает в себя наклоннуюповерхцость 25, о которую выходящийиз круговой трубы поток дисперсииударяется под очень небольшим углом.Тормозная поверхность 26 используется для замедления потока дисперсии,так как прОходящий Вдоль этой пОВерхности поток дисперсии вынужден преодолевать сопротивление все еще действующей центробежной силы. Если реакция экстракции протекает медленно,тогда эту тормозную поверхность можно20це использовать, и в этом случаесборный лоток будет Функционироватьв качестве элемента продолжения самого смесителя, так как уже находящаяся в сборном лотке дисперсия все 25еще совершает вихревое движение,Устройство работает следующим образом. Из сборного лотка поток дисперсии проходит н предотстойник, а затеми н отстойник.Диспергирующее устройство (Фиг.1)снабжено также обратными трубопроводами, отходящими от отстойцика одного и того же этапа экстрагирования:обратным трубопроводом 27 для болеетяжелой фазы, который снабжен клапанами 28, и обратным трубопроводом 29для более легкой фазы, который снабжен клапаном 30. Обратные потокипроходят в коническую часть 6 цилиндра циркуляции. Обратный трубопровод27 тяжелой Фазы используется также ин операциях по подготовке оборудования к запуску в работу, Соединенныйс рабочим дисперсионным насосом обратный трубопровод тяжелой Фазы гарантирует начало действия циркуляциидвойной петли, которая является важным моментом нормальной работы всего смесителя, Различия в удельномвесе используемых растворов можетпривести к нозникновению ситуации,когда часть легкой Фазы будет находиться в верхней части смесителя, ачасть тяжелой Фазы - н нижней частисмесителя н качестве препятствий длянормального запуска в работу циркуляции смесителя, Таким образом, дисперсиоццый насос будет поднимать отцосительно большую часть легкой Фазы непосредственно в отстойник, откуда часть тяжелой Фазы будет возвращаться по обратному трубопроводу н смеситель. После непродолжительного периода работы устройства в турбонасос смесителя через цилиндр циркуляции будет поступать достаточное количество тяжелой Фазы раствора, так что имеются все условия для нормального запуска в работу циркуляции двойной петли. Рекомендуется с поМОщью клапана 28 постоянно поддерживать возврат слегка тяжелой Фазы,Обратный 29 трубопровод легкой Фазы можно использовать в том случае если необходимо или желательно диспергировать тяжелую Фазу на капли. Если нысота подъема дисперсионного насоса 12 и его производительность вполне достаточны и удовлетворитель" ны, тогда поверхность жидкости в смесителе понижается настолько, что можно без труда и успешно осуществить также и возврат легкой Фазы. Другим лимитирующим фактором н данном случае является сужение, обусловленное конусообразной верхней частью б цилиндра циркуляции, это сужение при водит иногда к образованию внутри цилиндра циркуляции низкого давления. Именно поэтому рекомендуется вводить нсе порции раствора в верхнюю часть цилиндра циркуляции. Площадь поперечного сечения цилиндра- циркуляции должна быть н 0,2-0,6 раза больше площади поперечного сечения самого смесителя. Если поток дисперсии проходит вниз в циркуляцию двойной петли, тогда этот поток дисперсии попадает н цилиндр 5 циркуляции через отверстия 31, расположенные в цепосредственной близости от нижней части цилиндра циркуляции. Если нейтрализующие добавки вводятся непосредственнО н смеситель, тогда рекомендуется размещать необходимые измерительно-считывающие устройства 32, например для измерения величины РП, и некоторые другие электФ роды н верхней части смесителя, чтобы на них постоянно воздействовала поднимающаяся строго вверх струя турбонасосаСледовательно, установленные ц пределах главной струи электроды всегда будут находиться и чистом состоянии и обеспечивать более1531840 П 1 У И 22 О высокую степень точности проводимыхизмерений. Формула изобретения 1. Устройство для циспергирования двух жидких фаз, содержащее смеси- тель, циркуляционный цилиндр, расположенный в его нижней части, турбинный насос, установленный над циркуляционным цилиндром, разделительное кольцо, предварительный отстойник, окружающий смеситель и отстойник, подсоединенный к смесителю, возвратный канал тяжелой фазы и канал легкой фазы от отстойника, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью получения дисперсии улучшенного качества и создания двухконтурной циркуляции, возвратный канал тяжелой фазы и канал легкой фазы соединены с верхней частью циркуляционного цилиндра, смеситель снабжен установленным над турбинным насосом соосно с ним дисперсионным насосом, всасывающий патрубок которого расположен над средней частью турбинного насоса, всасывающим цилиндром, закрытым сверху и снабженным по меньшей мере двумя поднимающими трубами, конусными плитами, которые на нижнем конце проходят ниже поверхности жидкости, а на верхнем конце - по меньшей мередо того же уровня, что и поверхностьжидкости в смесителе, при этом поднимающие трубы снабжены соединительной круговой трубой с собирающим лотком.2. Устройство по п. 1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что круговачтруба снабжена по меньшей мере однойгоризонтальной прорезью, котораярасположена внутри круговой трубыпод углом в 20-40 от самой высокойточки трубы.15 3. Устройство по и. 1 о т л ич а ю щ е е с я тем,что круговая трба снабжена наклонным вниз элементом,установленным на внешней кромке ее.4. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что круговаятруба снабжена установленной в наклонной плоскости кольцеобразной пластиной.5. Устройство по п. 1, о т л и 25 ч а ю щ е е с я тем, что внешняяповерхность сборного лотка снабженанаклонной поверхностью, направленнойвнутрь смесителя.6. Устройство по п. 1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что нижняячасть наклонной поверхности продолжается в виде изогнутой внутрь тормозной поверхности.1531840 О орректор В, Кабаци едакто илло ГКНТ ССС оиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 1 2 З го Заказ 79 Ь 8/58 ВНИПИ Государственн 1130