Аппарат для массообменных процессов в системах твердое тело- жидкость

 

АППАРАТ/ДЛЯ МАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМАХ ТВЕРДОЕ ТЕЛОЖИДКОСТЬ , содержащий цилиндрический корпус-реактор с крьпикой и днищем, винтовой желоб, закрепленный на внутренней -поверхности корпуса, упругие элементы, технологические патрубки, вибровозбудитель винтовых колебаний, отличающийся тем, что, с целью интенсификации массообмена за счет осуществления процесса в тонком виброкипящем слое жидкости, аппарат снабжен полой трубкой со штуцерами для ввода и вывода теплоносителя, установленной в днище корпуса-реактора и выполненной в виде плоской . спирали. СП С

„„SU„„30 342

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

11

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3377816/23-26 (22) 08.01.82 (46) 07.08.85. Бюл. № 29 (72) В.Е. Рискин, .В.П. Савченко, Е.А. Артемьев, Г.Е. Лимонов и А.И. ° Сницарь (53) 66.061,5(088.8) (56) 1. Патент США № 2667407, кл. 23-310, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 648240, кл. В 01 D 11/02, 1973 (прототип). (54) (57) ЛППЛРЛТ. ДЛЯ МЛССООВМЕННЫХ

ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМАХ ТВЕРДОЕ ТЕЛОЖИДКОСТЬ, содержащий цилиндрический корпус-реактор с крышкой и днищем, винтовой желоб, закрепленный на внутренней .поверхности корпуса, упругие элементы, технологические патрубки, вибровозбудитель винтовых колебаний, отличающийся тем, что, с целью интенсификации массообмена за счет осуществления процесса в тонком виброкипящем слое жидкости, аппарат снабжен полой трубкой со штуцерами для ввода и вывода теплоносителя, установленной в днище корпуса-реактора и выполненной в виде плоской спирали, 1053342

Изобретение относится к аппаратам для массообменных процессов в системах твердое тело-жидкость и может использоваться в химической, металлургической и других отраслях промышленности при ведении процессов экстракции, отмывки, растворения и обработки жидкими реагентами твердых кусковых материалов.

Известен массообменный аппарат, !О содержащий закрытый цилиндрический корпус-реактор, вибрационную диско— вую мешалку и технологические патрубки (1).

Однако в таком аппарате невозможно осуществить непрерывную выгрузку нерастворимой твердой фазы. При проведении процесса растворившаяся часть удаляется из аппарата вместе с раствором реагента, в то время как не- 2б растворимая твердая фаза под действием силы тяжести оседает на дно аппарата.

После накопления определенного количества осадка процесс прекраща- д5 ется, и осадок удаляется из аппарата через специальный люк. Необходимость периодической чистки аппарата существенно снижает эффективность его работы, так как обычно время вы- З> грузки осадка составляет до 307. от об-. щего времени процесса. Кроме того, наличие специальных люков влияет на герметичность аппарата, что особенно нежелательно при переработке токсич4" ных продуктов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является анпарат для ведения массообменных процессов в системах твердое 4, 4О тело — жидкость, состоящий из закрытого цилиндрического корпуса-реактора с внутренним винтовым желобом,инерционного вибровозбудителя, упругих элементов, дисковой вибрационной мешалки, вибратора, амортизационной пруяатны и технологических патрубков (2), !

Недостатком известной конструкции является то„что сообщение пульсации 5б и вибрации большим объемам жидкости в аппарате требует большого расхода электроэнергии. Кроме того, наличие относительного перемещения вибрационной мешалки и корпуса-реактора друг относительно друга существенно усложняет конструкцию и тем самым снижает надежность ее работы..

Указанное перемещение нарушает также и герметичность аппарата, что сужает область его использования, не позволяя работать с токсичными продуктами.

Во многих случаях для ведения массообменных процессов необходимы повышенная температура в рабочей зоне или же, наоборот, отвод тепла, которое образуется при некоторых массообменных процессах, в известной конструкции эта задача не решена, что также сужает область использования аппарата.

Цель изобретения — интенсификация массообмена за счет осуществления процесса в тонком виброкипящем слое жидкости.

Цель достигается тем, что аппарат для массообменных процессов в системах твердое тело — жидкость, содержащий цилиндрический корпус — реактор с крышкой и днищем, винтовой желоб, закрепленный на внутренней поверхности корпуса, упругие элементы, технологические патрубки, вибровозбудитель винтовых колебаний, снабжен полой трубкой со штуцерами для ввода и вывода теплоносителя, установленной в днище корпуса-реактора и выполненной в виде плоской спирали.

Это позволяет вести процесс экстракции в тонком слое вибрирующей жидкости, в которой благодаря небольшой толщине слоя обеспечиваются высокие градиенты скоростей перемешивающих потоков, возникают гидродинамические удары и турбулизация жидкости, способствующие ускорению тепло-массообменных процессов.

На фиг. 1 схематически изображен аппарат в разрезе; на фиг. 2 — вид

А на фиг. 1.

Аппарат состоит из закрытого цилиндрического корпуса-реактора 1, инерционного вибровозбудителя 2, опорных пружин 3 и технологических патрубков: патрубка 4 подачи твердой фракции, патрубка 5 удаления твердой фракции, патрубка 6 подачи жидкой фракции, патрубка 7 удаления жидкой фракции, Корпус-реактор 1 представляет собой цилиндрический сосуд, закрытый сверху крышкой 8, а снизу днищем 9 и конической опорой 10. К внутренней цилиндрической поверхности корпуса-реактора прикреплен винтовой о желоб 11 с углом подъема 2-5, верх"

10533 ний конец которого соединен с патрубком 5 удаления твердой фракции, а нижний — с днищем 9. В днище 9 установлена полая трубка 12, выполненная в виде плоской спирали, снабженная штуцером 13 подачи внутрь трубки пара и штуцером 14 для слива конденсата пара. В центральной части днища 9 установлен конус 15 для равномерного распределения твердой фракции. 10

Аппарат работает следующим образом.

В корпус-реактор 1 через патрубок

6 подается жидкая фракция-реагент.

Одновременно через штуцер 13 внутрь 15 днища 9 для интенсификации процесса подается пар. После заполнения корпуса-реактора 1 реагентом до необходимого уровня, определяемого высотой расположения патрубка 7, через 20 патрубок 4 в центральную часть днища 9 подается обрабатываемая твердая фракция. Попадая на конус 15, твердая фракция равномерно распределяется по днищу 9. Вибровозбуди- 2Б тель 2 сообщает корпусу-реактору 1 винтовые колебания, под действием которых твердая фракция начинает двигаться по спиральным виткам днища 9. В процессе движения продукта по днищу 9,в жидкой среде под воздействием вибрации происходит извлече. — . ние компонентов из твердой фракции (экстракция) — переход их в раствор.

42 ф

Достигнув винтового желоба 11, нерастворенные компоненты твердой фракции продолжают движение по винтово-. му желобу 11 выходят из слоя жидкой фракции и ссыпаются в патрубок

5 удаления твердой фракции.

Раствор сливается через патрубок

7 удаления жидкой фракции, По .сравнению с известным аппаратом предложенный аппарат имеет более простую конструкцию, так как в нем отсутствует вибрационная мешалка. Это повышает надежность работы и не нарушает герметичность корпуса-реактора, что позволяет работать с токсичными продуктами.

Энергоемкость предложенного аппарата той же производительности, что и базовый объект, в 1,5-2 раза меньше, так как меньше объем жидкости, необходимый для массобмена, и вибрация жидкости, располагающейся тонким слоем, осуществляется только за счет колебаний корпуса-реактора, в то время как в базовом объекте для этой цели служит еще и вибрационная мешалка„ так как слой жидкости имеет большую толщину.

Возможность подвода в рабочую зону тепла позволит увеличить скорость ведения массообменных процессов и тем самым повысить производительность аппарата на 157..