Многоступенчатый экстрактор-разделитель

 

Изобретение относится к химическим аппаратам для экстракции и разделения в системе жидкость-жидкость и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей , фармацевтической и других отраслях промышленности. С целью повышения степени экстрагирования корпус 1 выполнен в форме конуса, по оси симметрии которого установлен вал 3. На валу закреплены три коромысла 4, 5 и 6, на концах которых установлены стаканы 7, а в нижней части корпуса закреплена емкость 14 с силмкагелем. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1736539 А1 (я)з 8 01 D 11/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

М (21) 4768635/26 (22) 12.12,89 (46) 30.05,92. Бюл. М 20 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторский институт аналитической техники "Аналитприбор" (72) К.С.Ляпин (53) 66.061.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 610535, кл. В 01 0 11/04, 1976. (54) МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ ЭКСТРАКТОРРАЗДЕЛИТЕЛЬ

Изобретение относи ся к химическим аппаратам для экстракции и разделения в системе жидкость — жидкость и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей, пищевой, фармацевтической и другой промышленности„где широко применяются процессы экстракции и разделения двух несмешивающихся жидкостей.

Известно устройство для многоступенчатой проточной экстракции растворенных веществ из одной жидкой фазы в другую по системе смешивание — разделение, содержащее попеременно рядом камеры смешивания-разделения, элементы для перелива и смесительные элементы, распОложенные вблизи диакамер, Недостаток устройства — отсутствие интенсивного перемешивания, а значит и некачественная экстракция, кроме того, сливаемая отработанная жидкость содер- . жит частицы растворителя и, наоборот,— растворитель содержит частицы воды, что . недопустимо по технологии проведения эк(57) Изобретение относится к химическим аппаратам для экстракции и разделения в системе жидкость-жидкость и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей, фармацевтической и других отраслях промышленности. С целью повышения степени экстрагирования корпус 1 выполнен в форме конуса, по оси симметрии которого установлен вал 3. На валу закреплены три коромысла 4, 5 и 6, на концах которых установлены стаканы 7, а в нижней части корпуса закреплена емкость 14 с силикагелем. 2 ил. стракции с последующим отделением воды от растворителя.

Наиболее близким к предлагаемому по назначению и конструкции является экстрактор, содержащий корус, разделенный перегородками на секции-отстойники (камеры) с расположенными внутри них смесительными устройствами и газораспределительными насадками с отверстиями, при этом смесительные устройства выполнены в виде двух концентрических патрубков — наружного и внутреннего, а газораспределительный на-. садок расположен в нижней части внутреннего патрубка.

Зкстрактор работает следующим образом.

Легкая жидкость по газораспределительному насадку поступает во внутренний патрубок, а тяжелая жидкость поступает туда же по трубке расположенной внутри. внутреннего патрубка. Газ поступает в смесительное устройство чреез основание наружного патрубка. При совместном движении легкой и

1736539 тяжелой жидкостей снизу вверх внутри наружного патрубка происходит интенсивное диспергирование и перемешивание их барботирующим газом, который затем собирается под перегородкой вышележащей секции, Перемешиванием жидкости проходят далее сверху вниз по кольцевому каналу, образованному концентрическими патрубками, и выходят в отстойную зону секции через основание наружного патрубка, Капли тяжелой жидкости оседают в отстойной зоне и образуют сплошной слой, из которого тяжелая жидкость перетекает затем в смесительные устройства нижележащей секции по трубкам, а легкая жидкость через насадок поступает в смесительНые устройства вышележащей секции.

Основной недостаток экстрактора в том, что при перемешивании за счет барботажа воздухом в растворителе появляются взвеси и воды. Наличие мелкодисперсного воздуха и воды при анализе растворителя, содержащего нефть, сказывается на точность измерения, Частицы (пузырьки) воды и воздуха в ИК области определения концентрации нефти или при определении концентрации нефти в мутномерах (проходящем или отраженном свете) оказывают приблизительно тот же эффект поглощения, что и частицы нефти, находящиеся в растворителе, а это завышает результаты измерения на десятки и роцентов.

Кроме того, при интенсивном барботаже воздухом взвесь растворителя появляется и в воде, которая сбрасывается, а это категорически запрещено, так как растворитель типа CClp, фреон и т,д. применяемые для экстракции нефти из воды, являются высоко токсичными.

Целью изобретения является повышение степени экстрагирования с последующим разделением воды от растворителя;

Укаэанная цель достигается тем, что экстрактор-разделитель снабжен валом, установленным по оси симметрии корпуса, и емкостью, заполненной силикагелем и гидравлически связанной через через пленочную перегородку с входной камерой корпуса, при этом корпус выполнен кониче ским, смесительные устройства — в виде стаканов, соединенных с помощью коромысел с валом, а перегородки, стаканы и пленочные перегородки выполнены из пористого политетрафторэтилена.

Расположение вала по оси симметрии под углом относительно горизонтали с коромыслами, на концах которых установлены стаканы, обеспечивает забор растворителя с нижней части конического корпуса, подьем его в верхнюю часть корпуса и слив его в соседнюю камеру и т.д. Наличие перегородок, выполненных из пористого ПТФЭ, образующих камеры, в которых перемещаются (вращаются) коромысла со стаканами, обес5 печивает многоступенчатую экстракцию, переток растворителя из одной камеры в другую и переток воды также из одной камеры в другую.

Выполнение стаканов из пористого по10 литетрафторэтилена обеспечивает просачивание растворителя и интенсивный его обмен с водонефтяной смесью, что повышает степень экстракции.

Наличие емкости с силикагелем и пори15 стой пленкой из ПТФЭ обеспечивают просачивание только растворителя, а взвесь воды поглощается силикагелем, На фиг,1 показана принципиальная схе20 ма устройства; на фиг,2 — сечение А-А на фиг.1.

Устройство содержит корпус 1 с крышкой 2, в котором помещен вал 3, на котором в свою очередь последовательно закрепле25 ны коромысла 4 — 6. На коромыслах на их концах установлены стаканы (по два стакана) из пористого ПТФЭ. Корпус 1 разделен пористыми перегородками соответственно

8 — 10, 30 В корпусе 1 имеются входной патрубок

11 для растворителя, входной патрубок с клапанами 12 для водонефтяной смеси, выходной патрубок с клапаном 13 для очищенной воды, В нижней части корпуса 1

35 закреплена емкость 14, заполненная силикагелем, верхняя часть которой закрыта пленкой 15 из пористого ПТФЭ. Емкость 14 отделена от корпуса 1 подвижной перегородкой 16. На выходе из емкости 14 имеется

40 выходной патрубок с клапаном 17, над выходным патрубком с клапаном 12 установлена сетка 18.

Устройство работает следующим образом.

45 Предварительно емкость 14 заполняет. ся силикагелем, герметизируется пленкой

15, прикрепляется к корпусу 1 и закрывается перегородкой 16. Закрывается клапан 13 и через входной патрубок 11 заливается до50 за растворителя (фреон CCt4 и т;д.), после чего включается привод (не показан). Растворитель заполняет нижнее пространство корпуса 1, просачиваясь через перегородки

10, 9 и 8, изготовленные из пористого

55 ТПФЭ, который смачивается растворителем, и пропускает его через поры. а вода не и рани кает.

Открывают клапан 12 входного патрубка и начинают поступать порции водонефтя.ной смеси, которые разбиваются на сетке

18, и далее мелкая водонефтяная взвесь

1736539

1200

55. По сравнению с прототипом в предлагаемом изобретении выполнение смесительных устройств в виде стаканов, соединенных с помощью коромысел с валом, установленным в коническом корпусе, и выполнение стаканов и перегородок из пористого политетрафторэтилена обеспечивают повышение всплывает через растворитель (уд, вес растворителя 1,59 г/см, а уд. вес водонефтя. з ной пробы около 1 г/cM3). Вращение коромысла 4 обеспечивает с помощью стаканов 7 (на двух других коромыслах используются стаканы той же конструкции стем же назначением) забор расторителя с нижней части корпуса 1 (область первой камеры), подьем растворителя и слив его во вторую камеру, образованную между перегородками 8 и 9. Далее процесс повторяется. Коромысло 5 со стаканами 7, вновь захватывает растворитель с нижней части коруса 1 (область второй камеры), поднимает его и сбрасывает в третью камеру, образованную между перегородками 9 и 10. Здесь процесс повторяется. После сброса в четвертую камеру растворитель опускается (отстаивается) в нижнюю часть корпуса 1 (область четвертой камеры) и последовательно перетекает в третью, вторую и первую камеры (принцип сообщающихся сосудов). Поскольку стаканы 7 изготовлены из пористого

ПТФЭ, то только они, заполненные растворителем, поднимаются выше уровня растворителя, последний начинает просачиваться через стенки стаканов 7 и мелкими каплями стекать в воду, что вызвает экстракцию. Остаток растворителя.в стакане сбрасывается во вторую камеру, "тонет" в воде и так повторяется в каждой камере, это вызывает интенсивное перемешивание, а значит качественную экстракцию.

Водонефтяная смесь поступает через клапан 12 в первую камеру, где при перемешивании коромыслами происходит экстракция. Водонефтяная смесь с пониженной концентрацией нефти переливается во вторую камеру, где на нее вновь воздействует растворитель, и так далее в третью и четвертую. В четвертой камере отсутствуют органы перемешивания, что благоприятно сказывается на гравитационном расслоении.

Растворитель, поглотивший нефть из воды, попавший из стаканов третьего коромысла, тонет в воде, а вода, свбодная от нефти и растворителя, сливается через клапан 13.

По требованию оператора отключается привод, дается время на отстой (гравитационное разделение воды от растворителя), открывается перегородка 16 и растворитель просачивается через пористую пленку.15 и заполняет емкость 14, оставляя водяную взвесь в обьеме силикагеля, и через открытый клапан 17 выходного патрубка сливается на анализ, Поскольку объем залитого растворителя известен и известен объем пропущенной водонефтяной смеси, то легко определить концентрацию нефти (нефтепродуктов) перешедшей в растворитель из водонефтяной

5 смеси.

Например, в устройство залили 100 см растворителя, затем пропустили 1000 см з водонефтяной смеси. Анализ на приборе, определяющем концентрацию нефти в рас10 творителе, показал 1000 млн . Простой рас-1 чет показывает, что соотношение объемов: водонефтяная смесь 1000 растворитель 100 следовательно концентрация нефти в воде

15 была 100 млн

Предлагаемое устройство может работать и как эмульгатор. Для этого вместо стаканов из политетрафторэтилена закрепляются стаканы аналогичной конструкции из металлической

20 сетки. При этом непрерывно подается водонефтяная смесь через клапан 12, задается вращение валу, открывается клапан .13 и водонефтяная смесь дробится в каждой камере и каскадно сливается.

25 Результаты испытаний показали, что работа устройства в режиме экстрактора обеспечивает качественную экстракцию водонефтяных смесей при концентрации до

1200 млн (требования ИМО и Регистра

30 СССР) в диапазоне температур 10 — 50 С на легких и тяжелых сортах нефти и нефтепродуктов (арабская нефть, бензин, диз.топливо и мазут), Работа устройства в режиме эмульгато35 ра в протоке также обеспечивает получение . однородной в объеме и однородной по дисперсному составу частиц нефти в воде, Пример.

Диаметр основания корпуса. мм .100

Высота корпуса, мм 100

Угол конусного корпуса, 30

Количество коромысел, шт 3

Число стаканов (всего), шт, 6

Число оборотов коромысел, 45 .работа в режиме экстрактора об/мин 120 работа в режиме эмульгатора об/мин

Пористые перегородки и

50 стаканы из ПТФЭ коэффициент пористости, 40 размер пор, мкм . 80 — 100 толщина, мм 2 — 3

1736539 г 2

Корректор А.Осауленко

Составитель К.Ляпин

Техред M.Ìoðãåíòàë

Редактор Н.Горват

Заказ 1847 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород. ул.Гагарина, 101 степени экстракции, исключают попадание токсичных растворителей в водные экватории за счет полного разделения воды от растворителя.

Формула изобретения

Многоступенчатый экстрактор-разделитель, содержащий корпус, разделенный перегородками на камеры с расположенными в них смесительными устройствами, входные и выходные патрубки, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения степени экстракции, он снабжен валом, установленным по оси симметрии корпуса, и емкостью, заполненной силикагелем и гидравлически связанной через пленочную пе5 регородку с входной камерой корпуса, при этом корпус выполнен коническим, смесительные устройства — в виде стаканов, соединенных с помощью коромысел с валом, а перегородки, стаканы и пленочные перего10 родки выполнены из пористого политетрафторэтилена.