Барботажный экстрактор

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2521966:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" (RU)

Изобретение относится к химическим аппаратам для экстракции в системах «жидкость-жидкость». Экстрактор содержит вертикальный корпус, разделенный перегородками на секции-отстойники, в которых установлены смесительные устройства, выполненные в виде концентрично расположенных внутренних, наружных и конических патрубков, газораспределительные насадки с отверстиями, установленные соосно патрубкам, и переточные трубки, размещенные в перегородках. Верхний срез конического патрубка расположен в середине высоты секции-отстойника, с зазором относительно нижнего среза наружного патрубка. Внутренний патрубок установлен с зазором относительно нижней перегородки. Верхний срез газораспределительного насадка расположен выше нижнего среза внутреннего патрубка. Изобретение обеспечивает повышение эффективности процесса экстракции. 1 ил.

Изобретение относится к аппаратам для экстракции в системах "жидкость-жидкость", широко используемых в химической и смежной с нею отраслях (нефтехимической, пищевой, гидрометаллургической и др.).

Известны жидкостные экстракторы, в которых интенсификация процесса осуществляется за счет использования для перемешивания жидкостей энергии вводимого в аппарат инертного по отношению к жидкостям газа (см. А.с. СССР №1152609. БИ №16, 1985 г.).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является многоступенчатый барботажный экстрактор, включающий корпус, разделенный перегородками на секции-отстойники с расположенными внутри них смесительными устройствами и газораспределительными насадками с отверстиями (см. А.с СССР №610535. БИ №22, 1978 г.). С целью уменьшения уноса жидкостей с газом из экстрактора и улучшения степени диспергирования жидкостей при пузырьковом режиме барботажа газа смесительные устройства выполнены в виде двух концентрических патрубков - наружного и внутреннего, причем газораспределительный насадок расположен в нижней части внутреннего патрубка, верхний срез наружного патрубка расположен выше отверстий газораспределительного насадка вышележащей секции, а нижний срез его расположен на середине высоты секции-отстойника.

Основным недостатком описанного устройства является то, что аппарат не обеспечивает необходимой эффективности процесса экстракции ввиду того, что внутри внутреннего патрубка смесительного устройства образуются капли дисперсной фазы достаточно крупных размеров, определяемых временем пребывания жидкостей в смесителе. А для уменьшения размеров капель с целью получения большей поверхности контакта фаз необходимо будет увеличивать время пребывания жидкостей в смесительном элементе, т.е. высоту смесительного элемента, что приведет к увеличению общей высоты колонного аппарата.

Задачей изобретения является разработка устройства, обеспечивающего повышение эффективности процесса экстракции за счет получения в смесительном устройстве более мелких размеров капель дисперсной фазы.

Для решения этой задачи барботажный экстрактор снабжается дополнительным коническим патрубком, установленным на нижней перегородке секции-отстойника концентрично наружному и внутреннему патрубкам смесительного устройства. При этом верхний срез конического патрубка располагается на середине высоты секции-отстойника и образует с нижним срезом наружного патрубка кольцевой зазор для выхода смеси жидкостей в отстойную часть секции. Внутренний патрубок смесительного устройства установлен с зазором к нижней перегородке секции-отстойника, и его нижний срез расположен ниже верхнего среза поднятого над перегородкой газораспределительного насадка.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Вертикальный корпус 1 экстрактора разбит перегородками 2 на отдельные секции-отстойники, в которых установлены смесительные устройства, состоящие из концентрически расположенных внутренних 3, наружных 4 и конических 5 патрубков. Нижние срезы патрубков 3 подняты над перегородками 2 с образованием кольцевых зазоров для прохода смеси жидкостей внутрь патрубков 3 при циркуляционном движении, а верхние срезы конических патрубков, расположенные на серединах высот секций-отстойников, образует с нижними срезами наружных патрубков 4 кольцевые зазоры для выхода жидкостей из смесительных устройств в отстойные части секций-отстойников. Соосно патрубкам 3, 4 и 5 установлены газораспределительные насадки 6 с отверстиями 7 в боковых стенках выступающих под перегородки частей, при этом верхние срезы насадков 6 подняты над перегородками и расположены выше нижних срезов патрубков 3. В перегородках 2 крепятся также трубки 8 для перетока тяжелой жидкости, которые со стороны нижних заглушенных концов имеют отверстия 9, а сверху перекрыты колпачками 10 с прорезями 11 в нижней части и отверстиями 12 в верхних крышках.

Экстрактор работает следующим образом.

Легкая жидкость поступает в газораспределительный насадок 6 через его нижний срез. Туда же через отверстия 9 в трубке 8 поступает тяжелая жидкость. При совместном движении снизу вверх внутри газораспределительного насадка 6 и далее патрубка 3 жидкости интенсивно перемешиваются пузырьками барботирующего через их слой инертного газа, который поступает через отверстия 7 насадка 6. Размер и количество отверстий 7 рассчитывается и подбирается таким образом, чтобы под перегородкой 2 образовывалась газовая подушка высотой «h», наличие которой обеспечивает равномерное поступление газа во все смесительные устройства секции-отстойника. Выйдя в зазор между перегородкой 2 и верхним срезом патрубка 4, газ собирается под перегородкой и поступает через отверстия газораспределительных насадков в смесительные устройства вышележащей секции-отстойника. Перемешанные внутри патрубка 3 жидкости проходят далее сверху вниз по кольцевому каналу между патрубками 3 и 4, так как выходу жидкостей в зазор между перегородкой 2 и патрубком 4 препятствует слой газа высотой «h» под перегородкой 2. Разность плотностей газожидкостного потока внутри патрубка 3 и чисто жидкостного потока в кольцевом канале между патрубками 3, 4 и 5 приводит к интенсивной циркуляции жидкостей в смесительном устройстве через зазор между нижней перегородкой 2 и нижним срезом патрубка 4. Нарушению циркуляции жидкостей путем попадания инертного газа в кольцевой канал между патрубками 3, 4 и 5 препятствует поднятие верхнего среза газораспределительного насадка 6 выше нижнего среза патрубка 3. Перемешиваемые в циркуляционном режиме в смесительном элементе жидкости будут выходить в отстойную часть секции-отстойника через кольцевой зазор, образованный нижним срезом патрубка 4 и верхним срезом патрубка 5. При этом количество выходящей в указанный зазор смеси жидкостей будет определяться суммарным количеством легкой и тяжелой жидкостей, поступающих в смесительный элемент.

Из смесительного элемента в отстойную часть секции будут выноситься только те капли тяжелой жидкости, скорость осаждения которых будет меньше скорости жидкостей в кольцевом зазоре. Более крупные же капли тяжелой жидкости будут продолжать свое движение в циркуляционном потоке жидкостей и вновь попадать в зону барботирующего инертного газа внутри патрубка 3 до тех пор, пока в результате их дробления на более мелкие капли, они не будут выноситься потоком жидкостей в отстойную часть секции-отстойника. Таким образом, регулируя количества подаваемых в смесительный элемент жидкостей и инертного газа, можно регулировать размер выходящих в отстойную часть секции-отстойника капель дисперсной фазы.

В отстойной части секции-отстойника происходит расслоение жидкостей: капли тяжелой жидкости оседают в сплошной слой на перегородке 2, из которого тяжелая жидкость перетекает в смесительное устройство нижележащей секции-отстойника по трубке 8, а легкая жидкость из верхней части секции попадает в газораспределительный насадок вышележащей секции. Границу раздела легкой и тяжелой жидкостей автоматически определяет положение верхнего среза трубки 8, перекрытие которого колпачком 10 способствует попаданию в трубку 8 только полностью отстоявшейся тяжелой жидкости через прорези 11 в нижней части колпачка 10. Отверстия 12 в верхней крышке колпачка предназначены для удаления воздуха из-под колпачка в период заполнения аппарата жидкостями перед пуском в работу.

Интенсивная циркуляция жидкостей в смесительных устройствах приводит к существенному уменьшению размеров капель дисперсной фазы за счет многократного попадания крупных капель тяжелой жидкости в зону барботирующего инертного газа, а следовательно, к увеличению межфазной поверхности контакта фаз и, в конечном итоге, к повышению эффективности процесса экстракции.

Экстрактор наиболее успешно может быть применен в тех производствах, где диспергированию подвергается тяжелая жидкость, а легкая жидкость является сплошной фазой. Производительность экстрактора определяется числом параллельно работающих в секции-отстойнике смесительных устройств, а необходимая степень извлечения целевого компонента - числом секций-отстойников.

Использование барботажного экстрактора данной конструкции позволяет значительно повысить эффективность процесса экстракции в результате уменьшения размеров капель дисперсной фазы за счет многократного пребывания жидкостей в зоне барботирующего инертного газа, что особенно важно при экстракции промышленных систем с относительно высокой вязкостью диспергируемой фазы.

Барботажный экстрактор, включающий корпус, разделенный перегородками на секции-отстойники с расположенными внутри них смесительными устройствами и газораспределительными насадками с отверстиями, отличающийся тем, что каждое смесительное устройство снабжено дополнительным коническим патрубком, установленным на нижней перегородке секции-отстойника концентрично внутреннему и наружному патрубкам, при этом верхний срез конического патрубка расположен на середине высоты секции-отстойника с зазором относительно нижнего среза наружного патрубка, внутренний патрубок установлен с зазором относительно нижней перегородки, а верхний срез газораспределительного насадка расположен выше нижнего среза внутреннего патрубка.

Изобретение относится к химическим аппаратам для экстракции в системах «жидкость-жидкость». При изменении числа смесительных элементов в секции-отстойнике от 6 и более они располагаются на перегородках в горизонтальном и вертикальном рядах соответственно в соотношении «К×(К-1)», а переточные трубки располагаются между смесительными элементами на пересечении диагоналей квадратов, соединяющих центры смесительных элементов, и их количество в горизонтальном и вертикальном рядах соответственно определяется соотношением «(K-1)×К», при этом значение К изменяется от 3 и более.

Способ выделения гадолиния экстракцией фосфорорганическими соединениями // 2518619

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. На первой стадии извлечения гадолиния из смеси редкоземельных элементов в органическую фазу извлекают тербий, диспрозий и более тяжелые РЗЭ.

Способ экстракции новокаина из водных сред смесью фенетола и этилацетата // 2517127

Изобретение относится к химической и фармацевтической промышленности и может быть использовано для извлечения новокаина из водных сред с целью его дальнейшего определения.

Способ промышленной переработки белоксодержащих органических отходов // 2516759

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к способам переработки белоксодержащих отходов жизнедеятельности животных и птиц, преимущественно птичьего помета.

Получение фосфатов аммония // 2516411

Изобретение относится к получению фосфатов аммония из фосфорсодержащих растворов. Способ получения включает стадии: обеспечения обогащенной фосфором жидкой фазы, не смешивающейся с водой (210); добавления безводного аммиака в обогащенную фосфором жидкую фазу (212); осаждения моноаммоний фосфата и/или диаммоний фосфата из указанной жидкой фазы (214); регулирования температуры жидкой фазы в ходе указанных стадий добавления и осаждения в заранее заданном интервале температур (216); извлечения осажденного моноаммоний фосфата и/или диаммоний фосфата из указанной жидкой фазы (218); промывки кристаллов извлеченного осажденного моноаммоний фосфата и/или диаммоний фосфата (220) и сушки промытых кристаллов (228).

Центробежный экстрактор // 2503480

Изобретение относится к центробежной экстракционной аппаратуре для систем жидкость-жидкость, в частности к многоступенчатым жидкостным экстракторам, и может быть использовано в радиохимической, химической, металлургической, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Применение ионных жидкостей с анионами тетрацианобората в качестве растворителя для экстракции спиртов из водных растворов // 2492161

Экстракция ионов железа из водных растворов растительными маслами // 2491977

Способ извлечения кофеина из водного раствора // 2490629

Изобретение относится к аналитической химии и фармацевтике и может быть использовано для извлечения пуриновых алкалоидов из водных сред с целью их последующего определения.

Способ автоматического управления процессом жидкостной экстракции в вибрационной колонне // 2481142

Изобретение относится к способу автоматического управления процессом жидкостной экстракции в экстракционных колоннах, преимущественно вибрационных, и может быть использовано в гидрометаллургических, нефтехимических, радиохимических и других производствах.

Способ экстракционного извлечения ртути (ii) из хлоридных растворов // 2523467

Изобретение может быть использовано в аналитической химии для контроля полноты очистки технологических растворов от ионов ртути. Способ экстракционного извлечения ртути (II) из хлоридных растворов включает экстракцию ртути из водной фазы в органическую компоненту расслаивающей системы вода-антипирин-органическая кислота. Для количественного концентрирования ртути (II) в гидрофобный расплав органической фазы ацетилсалицилата антипириния используют антипирин и ацетилсалициловую кислоту в мольном соотношении 1:1. При этом осуществляют нагрев на водяной бане до температуры 90°C в течение 20-30 минут, интенсивное встряхивание и перемешивание. Осадок органической фазы представляет собой концентрат ртути и может быть использован в качестве аналитического образца. Изобретение позволяет уменьшить расход антипирина. 1 ил., 2 табл.

Центробежный экстрактор // 2524756

Изобретение предназначено для использования в радиохимическом производстве для очистки и разделения радиоактивных жидких сред, а также в химической, металлургической и фармацевтической отраслях промышленности. Центробежный экстрактор содержит корпус со смесительной камерой, камерой вывода легкой фазы и камерой вывода тяжелой фазы, имеющей перегородку, ротор с камерой разделения, транспортирующим устройством, гидрозатвором и трубками для вывода легкой фазы, и расположенный на крышке корпуса привод. Bерхняя часть камеры вывода тяжелой фазы снабжена закрепленным на внутренней стенке корпуса карманом, а перегородка, концентрично размещенная в зазоре между карманом и ротором, связана с крышкой корпуса. Нижняя кромка перегородки расположена ниже верхней кромки кармана, а крышка выполнена поворотной. 4 ил.

Способ газожидкостной экстракции и коаксиальный массообменный аппарат для его осуществления // 2525304

Изобретение предназначено для газожидкостной экстракции. Способ включает организацию потоков жидкости и газа-носителя, формирование в экстракционной камере поверхности раздела фаз и проведение массообмена с последующим разделением проэкстрагированной жидкости и обогащенного летучими компонентами газа-носителя. Поступающий в камеру аксиальный поток жидкой среды преобразуется в два коаксиальных потока, разделенных газом-носителем. В аналитических системах экстракцию осуществляют в один этап, когда жидкая и газовая фазы подвижны, или в два этапа: вначале проводят прокачку пробы через камеру при нормальном или пониженном давлении неподвижной газовой фазы, а потом, после наступления концентрационного фазового равновесия, образовавшееся облако насыщенной летучими компонентами парогазовой смеси газа-носителя выталкивают из камеры в аналитическую газовую ячейку анализатора, где давление газа-носителя равно атмосферному. Устройство включает проточную трубчатую массообменную камеру, установленную вертикально, имеющую коаксиальную полость с гидрофильной поверхностью, сопряженную на верхнем конце с расширяющейся коаксиальной щелью. Технический результат: увеличение степени экстракции, увеличение чувствительности и повышение точности аналитических систем. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Устройство для газожидкостной экстракции, способ газожидкостной экстракции // 2525305

Изобретение предназначено для очистки жидких сред. Устройство включает средства ввода и вывода фазовых компонентов и проточную трубчатую экстракционную камеру со штуцерами для ввода и вывода жидкой среды и газа-носителя. Экстракционная камера помещена в термостат, установлена вертикально, имеет гидрофильную внутреннюю поверхность и на верхнем конце имеет сужение, соосно сочлененное с капиллярной трубкой так, что образуется круглая щель, или с раструбом, снабженным полым конусом, закрепленным так, что между поверхностью раструба и поверхностью конуса образуется кольцевая щель. Газовые штуцеры относительно оси камеры установлены под острым углом, а относительно поверхности камеры - тангенциально. Способ экстракции включает ввод в экстракционную камеру компонентов противотоком, осуществление межфазового массобмена и вывод из нее обогащенного летучими компонентами газа-носителя, при этом стабилизируют температуру проточной трубчатой экстракционной камеры, поступающий в нее поток жидкой среды преобразуют в коаксиальный, стекающий по ее вогнутой поверхности тонкой пленкой, поток газа-носителя закручивают по восходящей спирали, а массобмен осуществляют в условиях противотока фазовых компонентов или в условиях неподвижной газовой фазы. Технический результат: увеличение степени экстракции и чувствительности аналитических систем. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ получения сульфата ванадила // 2525903

Изобретение может быть использовано в производстве катализаторов. Способ получения сульфата ванадила включает экстракцию из сернокислого раствора ванадия (IV) неразбавленной ди-2-этилгексилфосфорной кислотой в присутствии сульфата натрия и последующую фильтрацию под вакуумом. Экстракцию ведут при соотношении водной и органической фазы, равном (2,5÷3,0):1. Затем отделяют органическую фазу от водной фазы, охлаждают органическую фазу до 0±0,5°С с выдержкой при этой температуре в течение 20-30 мин. Далее к органической фазе добавляют ксилол при соотношении, равном 1:(0,5÷1,0), и промывают полученный продукт гексаном. Изобретение позволяет повысить выход тригидрата сульфата ванадила VOSO4·3Н2O приблизительно на 30%. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 4 пр.

Многоступенчатый барботажный экстрактор // 2528678

Изобретение относится к многоступенчатому барботажному экстрактору и может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой, фармацевтической и других отраслях. Многоступенчатый барботажный экстрактор включает в себя вертикальный корпус, разделенный перегородками на секции-отстойники с расположенными внутри них смесительными устройствами, выполненными в виде двух концентрических патрубков, газораспределительные насадки с отверстиями, насадки для перетока тяжелой жидкости и переточные трубки для легкой жидкости с отверстиями. В каждой секции-отстойнике наружный патрубок смесительного устройства установлен на нижней перегородке, а его верхний срез расположен на середине высоты секции-отстойника. Внутренний патрубок смесительного устройства установлен с зазором к нижней перегородке, а в его верхнем торце выполнены отверстия для выхода газа из смесительного устройства. Газораспределительный насадок выполнен в виде перевернутого стакана с отверстиями в верхней крышке, расположенными выше нижнего среза внутреннего патрубка смесительного устройства. Нижний срез газораспределительного насадка расположен ниже отверстий для выхода газа из смесительного устройства нижележащей секции-отстойника. В полотне верхней крышки газораспределительного насадка концентрично смесительному устройству установлена переточная трубка для легкой жидкости, нижний срез которой расположен ниже отверстий для выхода газа из смесительного устройства нижележащей секции-отстойника, а отверстия в ее верхней части расположены внутри насадка для перетока тяжелой жидкости, нижний срез которого расположен ниже отверстий для выхода газа из смесительного устройства. Достигаемый при этом технический результат заключается в расширении технологических возможностей экстрактора путем использования его для переработки жидкостных систем, в которых диспергированию подвергается легкая жидкость, а тяжелая жидкость является сплошной средой. 1 ил.

Композиции для передачи тепла // 2537291

Изобретение относится к вариантам композиции для передачи тепла. Один из вариантов композиции содержит (i) от около 20 до около 90% масс. R-1234yf; (ii) от около 10 до около 60% масс. R-134a и (iii) от около 1 до около 20% масс. R-32. Также изобретение относится к ряду вариантов использования композиции. Настоящая композиция имеет пониженную величину потенциала глобального потепления и в то же время характеризуется производительностью и энергетической эффективностью. 18 н. и 38 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ очистки оборотных растворов выщелачивания от фосфатов и фторидов // 2546739

Изобретение относится к способу очистки кислых солевых растворов, в частности, образующихся при комплексной переработке апатита с получением концентрата редкоземельных металлов (РЗМ), от примесей фосфора, фтора и щелочных металлов. Способ включает осаждение фосфора, фтора в виде фосфатов и фторидов кальция, а щелочных металлов в виде кремнефторидов, при этом перед осаждением фосфатов и фторидов кальция и кремнефторидов щелочных металлов кислоту одновременно с РЗМ селективно экстрагируют в органический экстрагент, реэкстрагируют ценный компонент из органического экстракта, а после осаждения фосфатов и фторидов кальция и кремнефторидов щелочных металлов кислоту реэкстрагируют из экстракта в водный раствор. Указанный способ позволяет избавляться от примесей фосфора, фтора и щелочных металлов, извлекать РЗМ без потерь и регенерировать кислоту. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 4 пр.

Способ выделения и определения железа (iii) в водных растворах // 2549857

Изобретение может быть использовано в аналитической химии. Для выделения железа (III) из водных растворов используют в качестве первого органического реагента дифенилгуанидин (ДФГ). В качестве второго органического реагента используют салициловую кислоту (СК), а в качестве разбавителя органической фазы - хлороформ. В органическую фазу извлекают комплекс с мольным соотношением компонентов ДФГ:Fе3+:СК, равным 1:1:1. Процесс выделения железа (III) проводят при кислотности среды рН=1,5-2,5 с последующим определением железа (III) титриметрическим методом. Изобретение позволяет повысить селективность и упростить процесс выделения и определения железа (III) из водных растворов. 1 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 пр.

Способ извлечения новокаина из водного раствора // 2553373

Изобретение относится к аналитической химии и фармацевтике и может быть использовано при анализе остаточного содержания новокаина в водных средах. Способ извлечения новокаина из водных растворов включает приготовление водно-солевого раствора новокаина путем его растворения в насыщенном растворе высаливателя, экстракцию и анализ равновесной водной фазы, при этом в качестве экстрагента применяют раствор сольвотропного реагента в хлороформе с концентрацией 10 мас.%, для чего готовят водно-солевой раствор новокаина с pH 8,0±0,5 вследствие применения в качестве высаливателя насыщенного раствора сульфата аммония и добавления аммонийного буферного раствора, экстрагируют новокаин в течение 5-7 мин раствором сольвотропного реагента в хлороформе при соотношении объемов водно-солевого раствора новокаина и экстрагента 5:1, далее отделяют водно-солевую фазу от органической и анализируют методом УФ-спектрофотометрии при длине волны 291 нм, по градуировочному графику находят концентрацию новокаина в водном растворе; рассчитывают коэффициент распределения (D) и степень извлечения (R, %) новокаина по формулам. Предлагаемый способ извлечения новокаина из водного раствора, характеризующийся экспрессностью (продолжительность анализа 30-35 мин), позволяет осуществлять практически полное (до 98%) однократное извлечение новокаина из водно-солевого раствора и может быть применен при анализе водных растворов, содержащих новокаин. 1 пр.