Центробежный экстрактор

 

ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ЭКСТРАКТОР по авт. СЕ. № 873514, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью интенсификации процесса экстракции и расширения области применения, каждое сопло диспергирующего устройства снабжено цилиндрической вставкой, жестко соединенной с магнитострикци-: онным преобразователем ультразвуковых колебаний. f7 . 23 .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН р 4 Б 01 D 11/04 (61) 873514 (21) 3389574/23-26 (22) 05.02.82 (46) 23.02.86. Бюл. Р 7 (71) Казанский ордена Трудового

К асного Знамени химикотехнологичесP кий институт им. С.И.Кирова (72) Ш.Ш.Хуснутдинов (53) 66;061 5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 873514, кл. В 01 D 11/04, 1980 ° (54) (57) ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ЭКСТРАКТОР по авт. св. У 873514, о т л и ч а ющ и и е я тем, что, с целью интенсификации процесса экстракции и расширения области применения, каждое сопло диспергирующего устроиства снабжено цилиндрической вставкой, жестко соединенной с магнитострикци-: онным преобразователем ультразвуковых колебаний.

61319 2

55

1 10

Изобретение относится к аппаратам химической технологии и предназначено для проведения процессов контактирования в си.. теме жидкость-жидкость, а более конкретно, для обработки загрязненных систем, высоковязких жидкостей и жидкостей с большим межфазным натяжением.

По основному авт. св. В 873514 известен ценФфобежнный экстрактор, включающий корпус,,внутри которого размещен ротор, разделенный сплош»»br »» перегородками на ряд ступеней, каждая из которых снабжена диспергирующим устройством, состоящим из соосно расположенных сопла и диффузора, каждые из которых выполнены в виде конических элементов, коаксиально расположенных относительно друг друга, одноименные основания которых направлены в противоположные стороны, и магнитострикционным преобразователем ультразвуковых колебаний, жестко соединенным со стенкой диффузора.

Недостатком такого экстрактора является легкая засоряемость сопла инжектора, что не позволяет его использовать для обработки загрязненных сис тем, содержащих взвешенные твердые частицы или другие включения органического или неорганического происхождения.

Кроме того, он не обеспечивает достаточной интенсивности проце".са экстракции при обработке высоковяэких жидкостей и жидкостей с большим межфазным натяжением вследствие недостаточно развитой поверхиости,контакта фаз, что обусловливается: - невысокой степенью первичного диспергирования.

В известном экстракторе собственной энергии вытекающей из сопла струи жидкости недостаточно для распада ее на мелкие капли: она распадается в виде глобул; конгломератов, капель, отдельных коло ний и т.п.; — разовым воздействием ультразвукового поля на обрабатываемые жидкости.

Целью изобретения является интенсификация процесса экстракции и расширение области применения.

Для достижения поставленной цели в центробежном экстракторе каждое сопло диспергирующего устройства снабжено цилиндрической вставкой, жестко соединенной с магнитострик5

10 !

45 ционным преобразователем ультразвуковых колебаний. Благодаря этому струя жидкости при выходе из сопла инжектора подвергается воздействию упругих колебаний ультразвукового диапазона частот, в результате чего интенсифицируется процесс распада струи жидкости на капли.

Кроме того, ультразвуковые волны, оказывая возмущающее (разрушающее) действие на взвешенные твердые частицы и другие включения, предотвращают воэможность осаждения последних на стенки сопел диспергирующего устройства — "очищают" их.

На чертеже представлен продольный разрез ротора экстрактора в одно тупенчатом выполнении.

Ротор центробежного экстрактора состоит из корпуса 1, разделенного перегородками 2 и 3 на камеры 4, 5, 6, первые две из которых служат для подачи соответственно легкой и тяжелой фаз, а последняя является сенарационной.

Во внутренней полости ротора размещено диспергирующее устройство 7, состоящее из кругового сопла 8, образованного коническими элементами 9 и 10, между которыми установлена цилиндрическая вставка 11, диффузора 12, образованного внутренними 13 и внешними 14 коническими элементами. Цилиндрическая вставка 11 и внутренний конический элемент 13 диффузора жестко соединены с магнитострикционным преобразователем ультразвуковых колебаний 15, установленным на валу ротора 16.

Кроме того, зкстрактор имеет устройства 17 ввода и вывода 18 жидкостей. Последний содержит камеры 19 и 20, снабженные черпающими трубками 21 и 22 для отбора соответственно легкой и тяжелой фаз.

Экстрактор работает следующим образом.

Тяжелая (дисперсная) фаза подается в приемный стакан 23 устройст.— ва 17 ввода и по переточным трубкам 24 поступает в камеру 5, где собирается в виде кольцевого слоя над устьем сопла и под действием центробежного гидростатического давления, создаваемого этим слоем, вытекает в виде двух кольцевых струй в смесительную камеру диспергирующего устройства, диффузор 12.

Прн своем движении через полость

1061319 з сопла она подвергается интенсивному воздействию ультразвукового полн, вызываемому радиальными колебаниями цилиндрической вставки 11, что приводит к потере устойчивости, и на выходе из сопла эта жидкость распадается на капли с образованием развитой поверхности.

Легкая жидкость самотеком поступает непосредственно во внутреннюю полость экстрактора, в камеру 4, откуда она потоком дисперсной фазы транспортируется (инжектируется) в полость диффузора.

Смесь жидкостей, заключенная в объеме диффузора, подвергается интенсивной ультразвуковой обработке, обусловленной колебаниями с ультразвуковой частотой внутреннего конического элемента !3 диффузора 12.

Возникающие при этом такие явления, как кавитация, звуковой ветер, звуковое давление вызывают интенсивное дробление дисперсной фазы (вторичное диспергирование), в результате чего резко возрастает поверхность межфазного контакта, интенсифицируется процесс экстракции в целом. Далее смесь этих жидкостей (эмульсия) выбрасывается в сепарационную камеру 6, где они разделяются отстаиванием.

Вывод тяжелой и легкой фаз из аппарата осуществляется соответственно черпающими трубками 22 и 2 1.

Так как процесс инжекции представляет собой процесс увлечения каплями и струйками дисперсной фазы (рабочей жидкости) частиц .сплошной (дисперсионной) среды, то инжектирующая способность этой жидкости определяется степенью диспергирования.

В предлагаемом экстракторе благодаря установке внутрь сопла цилиндрической вставки, колеблющейся с ультразвуковой частотой, по сравнению с известным (основное изобретение) достигается интенсификация процесса распада диспергирующей жидкости с образованием развитой поверхности этой фазы (рабочей жидкости), что позволяет повысить коэффициент инжекции, а, следовательно, и производительность аппарата по инжектируемой жидкости.

Как показывает практика эмульгирования высоковязких жидкостей и жидкостей с большим межфазным натяжением (т.е. систем, диспергирование.которых связано с большой затратой энергии), получение их высокодисперсных эмульсий требует многократного диспергирования (редиспергирования), т.е. обработки указанных жидкостей в несколько ста" дий (этапов).

Известный экстрактор, имея только одну зону (полость диффузора) упьтразвукового воздействия на обрабатываемые жидкости, не обеспечивает получения "за один прием" высокодисперсной эмульсии. (Следует отметить, что эффект воздействия ультразвукового поля на обрабатываемые жидкости в этой зоне будет тем сильнее, чем "диспергированнее"— с меньшим характерным средним диаметром капель будет поступать сюда 0 дисперсная фаза).

Изобретение обеспечивает интенсивный распад диспергируемой жидкости непосредственно на выходе ее из сопла диспергирующего устройства (первый этап ультразвукового воздействия) с образованием развитой поверхности этой жидкости, что, в свою очередь, обусловливает интенсификацию дробления ее (редиспергирование) во второй контактной зоне, в зоне диффузора (второй этап ультразвуковой обработки).

Кроме того, изобретение позволиТ применять центробежные экстракторы с инжекционными контактными устрой35 ствами (используя эффект ультразвуковой очистки сопла от осадка), например, для обработки загрязненных систем, содержащих взвешенные твер40 дые частицы или другие включения органического или неорганического происхождения: — в урановой промьппленности для извлечения металлов;

45 — в коксохимической промышленности при очистке сточных вод; — в химико-фармацевтической промышленности в производстве антибиотиков; — в химической промышленности при

50 проведении процессов жидкостной экстракции, осложненных химической реакцией, сопровождающейся выделением осадка.

В настоящее время в промышленнос55 ти для работы с загрязненными системами и обработки высоковязких жидкос тей и жидкостей с большим межфазным натяжением (т..е. жидкостей, для дис1061319.Редактор П.Горькова Техред Т,Тулнк Корректор С.Черни

Заказ j96/3 Тираж 663 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæroðoä, ул.Проектная, 4 пергирования которых требуются большие затраты энергии) используются аппараты типа Подбильняк" °

Недостатком этих экстракторов является легкая засоряемость, т.е. невозможность работать с загрязненными жидкостями. В таких аппаратах удаление твердых частиц и других включений, осаждающихся на поверхностях контактных элементов (цилиндров), производится, как правило, при периодических (частых) остановках экстрактора и частичной или полной его разборке, что приводит к повышению расходов на эксплуатацию и. уменьшению сроков межремонтного обслуживания.

Кроме того, эти аппараты при обработке жидкостей с большой энергией распада не обеспечивают достаточной интенсификации процесса экст" ракции, так как они работают в малоэффективном режиме взаимодействия фаз-струйном.

Изобретение дает возможность:

1Π— обрабатывать загрязненные системы при непрерывной работе экстрактора, что, в свою очередь, позволит резко сократить расходы на ремонт и обслуживание аппарата;

15 — интенсифицировать процесс массообмена за счет создания в аппарате высокоэффективного режима взаимодействия фаз.