Аппарат для обработки твердых веществ жидкостью

 

Использование: в гидрометаллургии, химической и других отраслях промышленности для осуществления противоточных процессов с системе жидкость-твердое тело . Сущность изобретения: включает вертикальный цилиндрический корпус, контактные устройства, выполненные в виде перфорированных перевернутых усеченных конусов и расположенные по высоте корпуса, отражательные конические элементы в виде прямых конусов, размещенные под контактными устройствами, периферийные конуса и патрубки для ввода и вывода фаз. Диаметр меньшего основания контактного устройства ступенчато уменьшается, а площадь проходного сечения перфораций увеличивается по высоте аппарата, Площадь проходного сечения периферийных конусов уменьшается по высоте аппарата в направлении движения осадка. 2 п.ф-лы, 1 табл., 1 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

О

С) 0 4

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21) 4923321/26 (22) 01.04.91 (46) 23.04.93. Бюл. М 15 (71) Всесоюзный научно-исследо вательский институт химической технологии и Целинный горно-химический комбинат (72) А,А.Буланов, B.В,Штоллер, Л.А.Руденко, Е.К,Кудряшов, В.А,Шкиров, Я.В.Штоллер и Ю.И.Сидягин (56) Авторское свидетельство СССР

М 858857, кл. В 01 О 3/32, 1981.

° Авторское свидетельство СССР

М 1009504, кл. В 01 0 11/02, 1983. (54) АППАРАТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ТВЕРДЬИ

ВЕЩЕСТВ ЖИДКОСТЬЮ (57) Использование: в гидрометаллургии, химической и других отраслях промышленности для осуществления противоточных

Изобретение относится к области конструкций аппаратов колонного типа и может быть использовано в гидрометаллургии, химической и других отраслях промышленности для осуществления противоточных. процессов в системе жидкость-твердое тело, таких как, классификация пульп, промывка. полидисперсного материала и т.д.

Цель изобретения — повышение эффективности массообмена, На чертеже представлен общий вид аппарата колонного типа.

Аппарат состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1, контактных устройств 2, выполненных в виде перевернутых. усеченных конусов, отражательных конических элементов 3 в виде прямых конусов, патрубки ввода 4, 5 и вывода 6, 7 фаз, периферийных усеченных конусов 8.

„„. Ж„„1810097 Al (я)ю В 01 J 8/12, В 01 0 11/02 процессов с системе жидкость-твердое те ло. Сущность изобретения; включает вертикальный цилиндрический корпус, контактные устройства, выполненные в виде перфорированных перевернутых усеченных конусов и расположенные по высоте корпуса, отражательные конические элементы в виде прямых конусов, размещенные под контактными устройствами, периферийные конуса и патрубки для ввода и вывода фаэ, Диаметр меньшего основания контактного устройства ступенчато уменьшается, а площадь проходного сечения перфораций увеличивается по высоте аппарата, Площадь проходного сечения перифериййых конусов уменьшается по высоте аппарата в направлении движения осадка, 2 п,ф-лы, 1 табл„1 ил, Аппарат для обработки твердых веществ жидкостью работает следующим образом.

Дисперсная система (пульпа или суспензия) поступает в верхнюю часть колонного аппарата через патрубок 5, снизу через патрубок 4 противотоком подается классифицирующая или промывная жидкость, Твердые частицы (крупнодисперсный материал в случае осуществления процесса классификации или полидисперсный продукт при осуществлении процесса диффузионной промывки) под действием силы тяжести осаждаются на поверхности первого по.ходу движения осадка контактного устройства

2. Значительная часть твердой фазы пульпы сползает по наклонной поверхности к цейтральному отверстию контактного устройства

2, а остальная часть дисперсного материала

1810097 проваливается через перфорации, выполненные в перевернутом усеченном конусе и попадает на поверхность периферийного конуса 8. Затем основной поток твердых веществ попадает на поверхность отражательного конического элемента 3 и отклоняется к периферии цилиндрического корпуса

1 аппарата, где смешивается в частицами, прошедшими через перфорации, После последовательного прохождения через все контактные устройства 2, отражательные конические элементы 3 и периферийные конуса 8, расположенные по высоте корпуса 1, дисперсный материал сгущается в нижней части аппарата и через патрубок 7 выводится из процесса. Промывная жидкость удаляется через патрубок 6 в верхней части колонны.

Выполнение контактных устройств в виде перевернутых усеченных конусов перфо- 20 рированными способствует созданию такой гидродинамики потоков взаимодействующих фаз, при которой происходит наложение зигзагообразного движения основной массы твердых веществ, сползающих после- 25 довательно по наклонной поверхности контактного устройства к центру и по отражательному коническому элементу — к периферии аппарата, на вертикальное перемещение дисперсного материала, прошедшегс через 30 перфорации контактных устройств и париферийных конусов, Причем, ступенчатое уменьшение диаметра меньшего основания контактного устройства и одновременное увеличение -площади проходного сечения перфораций на его поверхности (достигаемое за счет увеличения числа отверстий, так и в результате увеличения диаметра перфораций) в направлении движения осадка приводит к перераспределению потоков 40 взаимодействующих фаз вследствие создания различного гидравлического сопротивления в центре и на периферии аппарата.

Снабжение аппарата перфорированными .усеченными конусами, размещенными на 45 периферии колонны, препятствует сквозному вертикальному движению частиц дисперсного материала и способствует уменьшению продольного перемешивания твердых веществ. Уменьшение площади проходного сечения периферийных конусов по высоте аппарата в направлении движения осадка создает предпосылки для дополнительного перераспределения фаз и интенсификации массообмена. Конструк- 55 тивные особенности аппарата позволяют увеличивать гидравлическое сопротивление сверху вниз в центральной части корпуса аппарата и уменьшать его в периферийной зоне колонны, Это обстоятельство играет немаловажную роль для наиболее равномерного распределения потока сплошной (жидкой) фазы по сечению аппарата. Известно, что скорость потОка жидкости максимальна в центре, поэтому представляется целесообразным создать в нижней части аппарата зоны с пониженным гидравлическим сопротивлением в периферийной части для равномерного распределения восходящего потока жидкой фазы в начальной стадии нахождения ее в аппарате.

Следует отметить, что наибольшая эффективность физико-химического процесса наблюдается при соблюдении следующих условий, 1) площадь сечения меньшего основания любого контактного устройства превышает площадь проходного сечения перфораций данного устройства; 2) выполнение контактных устройств с максимально возможным углом конусности, способствующем наиболее медленному сползанию осадка по поверхности конуса (при этом продолжительность нахождения твердых веществ на наклонной поверхности может регулироваться разновеликими динамическими возмущениями: дискретной выгрузкой осадка, прерывистой подачей промывной жидкости, пульсационным перемешиванием с различной амплитудой и т.п.); 3) площадь проходного сечения перфораций периферийных конусов значительно превышает площадь проходного сечения перфораций контактного устройства.

Конструкция аппарата предусматривает постоянный диаметр основания отражательного конического элемента, что создает предпосылки (при неизменном расстоянии между тарелками) для концентрирования осаждающейся твердой фазы на последнем контактном устройстве в центральной части аппарата и промывке ее в условиях взвешенного слоя восходящим потоком промывной жидкости из перфораций, Ступенчатое (ЧЕРЕЗ несколько тарелок) уменьшение диаметра меньшего основания контактного устройства, увеличение в нем площади проходного сечения перфораций и уменьшение площади проходного сечения периферийных конусов по высоте аппарата приводит к повышению интенсивности многократного прерывистого (скачкообразного) межфазного контактирования фаз.

Таким образом, вь шеперечисленные особенности предложенного аппарата способствует созданию большей поверхности межфазного контакта в единице рабочего объема, увеличению времени нахождения взаимодействующих фаз, снижению продольного перемешивания и, как следствие, повышению эффективности осуществления

1810097 физико-химического (массообменного) процесса в гетерогенной системе, Пример, В колонном аппарате диаметром 0,4 м и высотой 4,2 м производилась отмывка твердой фазы пульпы от ортофосфорной кислоты (Н2РО4). В первой серии опытов колонна оснащалась контактными устройствами в виде сплошных (неперфорированных) перевернутых усеченных конусов и отражательными коническими элементами (а.с. СССР М 1009504), во второй серии опытов — перфорированными контактными устройствами, отражательными коническими элементами и перфорированными периферийными конусами, В первой серии опытов диаметр меньшего основания контактных устройств был постоянным и составлял—

0,18 м (площадь проходного сечения контактного устройства — 20%). Во второй серии опытов диаметр меньшего -основания контактных устройств уменьшался от 0,20 до

0,14 м в направлении движения осадка, площадь проходного сечения перфораций контактных устройств увеличивалась от 3 до 9 (диаметр отверстий — 5 мм) и площадь про ходного сечения перфораций периферийных усеченных конусов, диаметр меньшего основания которых составлял 280 мм, уменьшалась от 36 до 11% (диаметр отверстий — 10 мм); количество ступеней —,5 (по три контактных устройства и три отражательных элемента в каждой). В обеих сериях опытов угол конусности контактных устройств, отражательных конических элементов и периферийных конусов — 60, расстояние между тарелками (от верхней кромки вышележащего контактного устройства до верхней кромки нижележащего смежного контактного устройства) — 160 мм, диаметр основания конического элемента—

200 мм.

Исходная пульпа характеризовалась следующими показателями . — плотность — 1350+ 1420 кг!м; з. — содержание частиц класс +0,074 мм — 13-16%; — концентрация

Нзр04 в жидкой фазе — 9,9-10,9 г/дм, з

Методика экспериментов состояла в следующем. Исходная пульпа подавалась в

30. метром, ступенчато уменьшающимся, и пло45 щадью проходного сечения перфораций, 10

40 верхнюю часть колонного аппарата, снизу противотоком поступала вода. Для предотвращения выноса тонкодисперсных частиц в пульпу предварительно подавали флокулирующий реагент (0,1%-ный раствор полиакриламида). Укрепленные агрегаты частиц, многократно. контактируя с восходящим потоком жидкости, осаждались в нижнюю часть колонны, промывной раствор выводился в верхней части аппарата. Столбу пульпы в аппарате сообщались низкочастотные возвратно-поступательные колебательные движения с поМощью пульсатора (частота пульсаций — 0,25 с, амплитуда—

-1

5 — 7 мм). Результаты экспериментов представлены в таблице.

Как видно из результатов экспериментов, эффективность отмывки в предлагаемом аппарате на 1,7 2,0% выше, чем в колонне, выполненной в соответствии с известным техническим решением (концентрация НзР04 во влаге промытого осадка уменьшается во,влаге промытого осадка уменьшается в 4,0 5,2 раза). Предложенный аппарат характеризуется высокой техникоэкономической эффективностью.

Формула изобретения

1. Аппарат для обработки твердых веществ жидкостью, включающий вертикальный цилиндрический корпус, контактные устройства, выполненные в виде перевернутых усеченных конусов и расположенные по высоте корпуса, отражательные конические элементы в виде прямых конусов, размещенные под контактными устройствами по оси корпуса, патрубки ввода и вывода фаз, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности массообмена, контактные устройства выполнены перфорированными, при этом меньшее основание контактного устройства выполнено с диаступенчато увеличивающейся по высоте аппарата в направлении движения осадка, 2, Аппарат пои. 1,отличающийся тем, что он снабжен перфорированными периферийными конусами, выполненными каждый с площадью проходного сечения, уменьшающийся по высоте аппарата в направленйи движения осадка.

1810097