Пульсационный экстрактор

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) (И) уя) В 01 0 11/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3363206 23 26 ,(22) 08.12 81 ,(46) 15.04.83. Бюл. 11 14

<(72) Ю.В.. Алексеев, А.и. Гурьянов, :Б.А. Ефремов, Л.И. Аюпова, В.ф. Иоскальцев, 10.И. Смолин, А.В. Шкриптан, 6.А. Иихайлов, А.П. Плясунов и В.А. -Тремасов .: (71) Казанский ордена Трудового Красного Знамени химико-технологический . институт им. С.И. Кирова (53) 66.061.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

И 701652, кл. В Ol 0 11/04, 19?6.

2. Патент США N 2852349, кл. 233-13, 1965. (54)(5?) ПуЛЬСАцИОННЫй ЭКСТРАКТО, включающий экстракционную колонну, патрубки подачи и слива тяжелой и легкой фаз, емкости, сообщенные с верхней и нижней отстойными зонами экстракционной колонны, пульсатор, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности экстрактора путем осуществления высокоинтенсивных режимов пульсации и снижения энергозатрат на создание пульсаций, экстрактор снабжен дополнительной емкостью, соединенной с средней частью экстракционной колонны че" рез пульсатор.

1 1011

Изобретение относится к аппаратам для проведения массообменных процессов и может быть использовано в химической и нефтехимической отраслях: промышленности для проведения процессов жидкостной экстракции.

Известен пульсационный экстрактор, включающий экстракционную колонну, генератор пульсаций, емкость, выполняющую роль буфера, связанную трубо- 10 проводом с нижней отстойной зоной экстракционной колонны 1 1.

Недостатком известного аппарата является малая эффективность, обусловленная низкой допустимой вели- 1$ чиной интенсивности пульсаций, так

/ как при высоких интенсивностях пульсаций возникают значительные динамические нагрузки на фундамент аппарата, затрудняющие его .эксплуатацию 20

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является аппарат для жидкофазной экстракции, включающий экс ракционную колонну, патрубки по- 2$ дачи и слива тяжелой и легкой фаз, емкости, связанные с верхней и нижней отстойными зонами экстракционной колонны, пульсатор, установленный на линии подачи однОй из фаз (2 ). 30

Недостатками данного пульсацион- ного экстрактора являются низкая его эффективность и значительные затраты энергии на создание пульсаций, Не-. высокая эффективность аппарата обусловлена низкоинтенсивными режимами пульсаций; допускаемыми данной компоновкой аппарата. Высокий расход энергии на создание пульсаций обьясняется значительным перепадом давле". ния, затрачиваемым на преодоление инерционности всего столба жидкости в аппарате, включая отстойные зоны и трубопроводы, на которых установлены емкости.

Целью изобретения является повышение эффективности пульсационного экст рактора путем осуществления высокоинтенсивных режимов пульсации и снижение энергозатрат на создание пуль$0 саций.

Поставленная цель достигается тем, что пульсационный экстрактор, включающий экстракционную колонну, патрубки подачи и слива тяжелой и легкой фаз, емкости, связанные с верхней и нижней оТс.òîéíûìè зонами экстракционной колонны, лупьсатор снабжен до!влиятельной емкостью, соеди153 2 ненной с средней частью экстракционной колонны через пульсатор.

Такое техническое решение позволяет организовать в верхней и нижней частях колонны взаимопротивоположное движение равных масс жидкостей с рав ными ускорениями, устранить за счет этого динамические нагрузки на фундамент аппарата и осуществить процесс экстракции при высоких величинах интенсивностей пульсаций, что приводит к повышению эффективности экстракционной колонны. Изменяя газовые обьемы в емкостях, связанных с верхней и нижней отстойными зонами и в дополнительной емкости, можно регулировать собственную частоту колебаний жидкости в колонне и добиться осуществления пульсации и режима

"Резонанса". Это позволяет значительно снизить затраты энергии на создание пульсаций.

На чертеже показан предлагаемый экстрактор, разрез.

Пульсационный экстрактор состоит из экстракционной колонны 1, пульсатора 2, сообщенного с источником постоянного перепада давления 3 и связанного со средней частью экстракционной колонны 1 пульсопроводом 4 и с дополнительной емкостью 5, емкостей 6 и 7, связанных с нижней и с ,верхней отстойными зонами экстракционной колонны 1.

Пульсационный экстрактор работае1 следующим, образом.

Подающиеся в экстракционную колонну 1 тяжелая и легкая фазы движутся противотоком. На противоточное движение фаз накладывается возвратнопоступательное пульсационное движение, которое создается при помощи пульсатора 2, который поочередно соединяет среднюю часть экстракционной колонны 1 и дополнительную емкость 5 с всасывающим и нагнетающим патрубками источника постоянного перепада давления 3. Первую половину периода жидкость перекачивают источником постоянного перепада давления 3 из емкостей 6 и 7 через колонну 1 в дополнительную емкость 5, при этом в части колонны 1, расположенной выше точки присоединения пупьсопровода 4 (подачи импульса) к колонне, жидкость движется вниз, а ниже этой точки - вверх.

В следующую часть периода жидкость перекачивается в протнвопол-анси н»Составитель А. Миронов

Редактор Т. Иитейко Техред И.Гайду Корректор О. Билак

Тираж 686 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

113035, Москва, _#_-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2617/5

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4

3 101 правлении - из дополнительной емкости

5 через колонну 1 в емкости 6 и 7.

При этом в аппарате столб жидкости, расположенный выше точки подвода импульса, движется вверх, а расположенный ниже точки подвода импульса вниз. Так как пульсирующее движение равных по массе столбов жидкости в верхней и нижней частях колонны происходит в противоположных направлениях, силы, вызывающие это движение, взаимно уравновешиваются, т.е. их результирующая, определяющая динамическую нагрузку на фундамент экстракционной колонны, равна нулю. Это позволяет осуществлять процесс экст ракции при высоких интенсивностях пульсации и повысить тем самым эффективности экстрактора.Изменяя объем газовых камер в емкостях 5-7 путем изменения уровней жидкостей в них, добиваются совпадения собственной частоты колебаний жидкости в колонне 1 с вынужденными, задаваемыми пульсатором 2, При этом пульсация будет происходить в режиме резонанса на частотах, оптимальных с точки зрения эффективности процесса экстракции. Общий расход энергии на создание пульсации, складывающийся из затрат на преодоление гидравлических сопротивлений и на ускорение и торможение массы жидкости в аппарате, снизиФся, так как в резонансном режиме вторая составляющая затрат энергии равна нулю, тогда как расход энергии в пульсационных аппаратах известных кострукций на ускорение .и торможение массы жидкости составляет 25-40 общего количества затрачиваемой на пульсацию энергии.

Предлагаемое устройство испытано на лабораторной модели с экстракционной колонной высотой 1500 мм и t00 мм. Результаты испытаний срав1153 4, нивались с результатами испытаний той же колонны, но с подводом пульсаций через пульсационное колено. Затраты энергии в предлагаемом пульсационмом экстракторе в резонансном режиме были на 40 .ниже, а при интен- сивности пульсации 3000 мм/мин дина" мические нагрузки на опоры колонны отсутствовали, За счет высокоинтен10 1сйвного режима были получены зна-чения ВЭТС (высота, эквивалентная теоретической ступени разделения) порядка 125 мм на системе: вода - уксусная кислота — четыреххлористый yr)s лерод.

Использование предлагаемого пульсационного экстрактора позволяет интенсифицировать процесс экстракции в высокопроизводительных аппаратах

20 при снижении расхода энергии на создание пульсаций до 404. Конструкция позволяет модернизировать действующие гравитационные экстракторы в пульсационные без их существенной реконст2s рукции, что обеспечивает значительный экономический эффект при интенсифи. кации гравитационных аппаратов.

Проведенные предварительные техЗО нико-экономические расчеты позволили выявить ряд преимуществ аппарата по сравнению с пульсационными аппаратами, применяемыми в отечественном производстве. За базу сравнения принят пульсационный ситчатый аппарат с пульсационным коленом.. Данная конструкция позволяет интенсифицировать действующие крупнотоннажные колонны путем наложения пульсаций, что значительно сокращает расходы на создание установки. Проведение процесса экстракции в высокоинтенсивных гидродинамических режимах позволяет сократить затраты растворителей и соответственно затраты на их регенерациюв