Многоступенчатый барботажный экстрактор

Авторы патента:

 


Владельцы патента RU 2528678:

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

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.

 

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

Известны экстракторы, в которых интенсификация процесса осуществляется путем перемешивания жидкостей барботирующим инертным газом (см. а.с. СССР №159800, B01D 11/04. 1964. БИ №2).

Наиболее близким по технической сущности является многоступенчатый барботажный экстрактор, включающий корпус, разделенный перегородками на секции-отстойники с установленными внутри них смесительными устройствами в виде двух концентрических патрубков - наружного и внутреннего, переточные трубки для тяжелой жидкости и газораспределительные насадки с отверстиями в боковых стенках выступающих под перегородку частей. Газораспределительные насадки расположены в нижней части внутренних патрубков, верхние срезы наружных патрубков расположены выше отверстий газораспределительных насадков вышележащей секции, а нижние срезы расположены на середине высоты секции (см. а.с. СССР №610535, B01D 11/04. 1978. БИ №22).

Существенным недостатком описанного устройства является невозможность его использования для переработки жидкостных систем, в которых диспергированию (дроблению на капли) подвергается легкая жидкость, а тяжелая является сплошной средой. Хорошо известно, что в процессе перемешивания несмешивающихся жидкостей при экстракции диспергированию подвергается та из жидкостей, объемное содержание которой меньше (см. Трейбал Р. Жидкостная экстракция. - М.: Химия, 1966. - 724 с.). Так, при объемном соотношении "легкая жидкость : тяжелая жидкость = 1:3′′, дроблению на капли целиком будет подвергнута легкая жидкость, и такие системы довольно широко распространены в промышленности. Наличие внутри вышеописанного устройства третьей фазы - инертного газа для перемешивания рабочих жидкостей, не позволяет использовать аппарат для обработки систем с диспергированием легкой жидкости простым переворачиванием его на 180°.

Целью изобретения является совершенствование конструкции экстрактора с тем, чтобы расширить его технологические возможности путем использования для переработки систем, в которых диспергированию подвергается легкая жидкость, а тяжелая жидкость является сплошной средой.

Указанная цель достигается тем, что соосно смесительным устройствам в полотне перегородок крепятся насадки для перетока тяжелой жидкости, внутренние патрубки смесительных устройств устанавливаются с зазором к нижней перегородке и в их верхних частях выполняются отверстия для выхода газа. Наружные патрубки смесительных устройств крепятся на нижней перегородке и их верхние срезы располагаются на серединах высот секций-отстойников. Верхние срезы газораспределительных насадков, выполненных в виде перевернутых стаканов с отверстиями в верхних крышках для подачи инертного газа внутрь смесительных устройств, располагаются выше нижних срезов внутренних патрубков смесительных устройств. Нижние же срезы газораспределительных насадков устанавливаются выше нижних срезов насадков для перетока тяжелой жидкости между секциями-отстойниками, но ниже отверстий в верхних частей внутренних патрубков смесительных устройств нижележащей секции-отстойника. В полотнах верхних крышек газораспределительных насадков концентрично смесительным устройствам устанавливаются переточные трубки для легкой жидкости, нижние срезы которых располагаются ниже отверстий для выхода газа из смесительных устройств нижележащих секций-отстойников, а отверстия в верхних частях переточных трубок располагаются внутри насадков для перетока тяжелой жидкости, нижние срезы которых устанавливаются ниже отверстий для выхода газа из смесительных устройств.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Вертикальный корпус 1 экстрактора разбит перегородками 2 на отдельные секции-отстойники, в которых установлены вертикальные смесительные устройства, состоящие из концентрических внутренних 3 и наружных 4 патрубков. Внутренние патрубки 3 прикреплены к верхним перегородкам секций-отстойников и в их верхних торцах выполнены отверстия 5 для выхода инертного газа из смесительных устройств, а нижние торцы патрубков 3 установлены с зазором по отношению к нижним перегородкам секций-отстойников. Наружные патрубки 4 смесительных устройств установлены на нижней перегородке и их верхние срезы расположены на серединах высот секций-отстойников. В каждой перегородке 2 соосно смесительным устройствам закреплены газораспределительные насадки 6 в виде перевернутых стаканов, в верхних крышках которых выполнены отверстия 7 для подачи газа внутрь смесительных устройств. Соосно газораспределительным насадкам 6 в полотнах их верхних крышек закреплены переточные трубки 8 для легкой жидкости, которые в верхних заглушенных концах имеют отверстия 9. В каждой перегородке 2 соосно смесительным устройствам крепятся также насадки 10 для перетока тяжелой жидкости из отстойных частей вышележащих секций-отстойников в смесительные устройства нижележащих секций-отстойников.

Работает экстрактор следующим образом.

Тяжелая жидкость из отстойной части вышележащей секции-отстойника через насадок 10 поступает внутрь патрубка 3 смесительного устройства. Сюда же через отверстия 9 трубки 8 поступает легкая жидкость из отстойной части нижележащей секции-отстойника. При совместном движении жидкостей сверху вниз внутри патрубка 3 они интенсивно перемешиваются пузырьками инертного газа, которые поступают внутрь патрубка 3 через отверстия 7 в верхних крышках газораспределительного насадка 6. Количество и размер отверстий 7 рассчитывается и подбирается таким образом, чтобы под перегородкой образовывалась газовая подушка высотой «h1», при этом ее величина должна быть больше размера «h2», который определяет величину опускания нижнего торца насадка 10 под перегородку 2. Наличие газовой подушки высотой «h1» необходимо для обеспечения равномерного распределения газа по всем параллельно работающим смесительным элементам секции-отстойника. Перемешанные внутри патрубка 3 жидкости проходят далее в зазор между патрубком 3 и перегородкой 2, движутся снизу вверх в кольцевом канале между патрубками 3 и 4 и выходят в отстойную часть секции-отстойника, где капли легкой жидкости оседают в сплошной слой, из которого легкая жидкость перетекает в смесительное устройство вышележащей секции-отстойника по трубкам 8, а тяжелая жидкость перетекает в смесительное устройство нижележащей секции-отстойника по насадку 10. Границы раздела легкой и тяжелой жидкостей в секциях-отстойниках определяют выступающие под перегородки 2 нижние срезы переточных трубок 8 для легкой жидкости.

Расположение нижних срезов газораспределительных насадков 6 ниже отверстий 5 для выхода инертного газа из внутренних патрубков 3 смесительных устройств нижележащих секций-отстойников, но выше нижних срезов насадков 10, гарантирует наличие газового слоя высотой «h1» под верхними перегородками секций-отстойников, что препятствует выходу смеси жидкостей в отстойные части секций-отстойников через отверстия 5 и позволяет направить жидкости по вышеописанному пути внутри смесительных устройств. Расположение верхних крышек газораспределительных насадков 6 выше нижних срезов внутренних патрубков 3 смесительных устройств препятствует попаданию пузырьков газа в отстойные части секций-отстойников через кольцевой канал между патрубками 3 и 4, что мешало бы спокойному расслаиванию жидкостей там.

Производительность экстрактора определяется числом параллельно работающих в секции-отстойнике смесительных устройств, а необходимая степень извлечения целевого компонента - числом секций-отстойников.

Испытания моделей экстрактора на системах "трихлорэтилен-капролактам-вода" (трихлорэтилен - тяжелая жидкость, вода - легкая жидкость) с использованием в качестве инертного газа - азота показали высокую эффективность процесса экстракции и возможность использования аппарата при любом объемном соотношении "тяжелая жидкость : легкая жидкость", начиная с «3:1» и более. Визуальные наблюдения сквозь стеклянные обечайки секций за процессом расслоения жидкостей в отстойных частях показали, что указанный процесс происходит без присутствия пузырьков азота, а это свидетельствует о прохождении инертного газа только внутри внутренних патрубков смесительных устройств, т.е. о хорошей гидродинамической обстановке в каждой секции в целом.

Использование данного многоступенчатого барботажного экстрактора для промышленных систем, в которых диспергированию подвергается легкая жидкость, а тяжелая является сплошной средой, позволяет добиться высокой эффективности процесса путем простого регулирования количества подаваемого в аппарат инертного газа, а также достигать практически неограниченной производительности экстрактора ввиду возможности установки в каждой секции-отстойнике любого количества параллельно работающих смесительных устройств.

Базой сравнения для предлагаемого устройства являются многоступенчатые барботажные экстракторы, прошедшие успешные промышленные испытания в Гродненском производственном объединении "Азот" на стадии двойной экстракции капролактама.

Преимущество данного экстрактора по сравнению с базовым объектом заключается в расширении технологических возможностей аппарата, т.е. имеется возможность его использования для обработки систем, в которых диспергированию должна подвергаться легкая жидкость.

Многоступенчатый барботажный экстрактор, включающий 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, отличающийся тем, что 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, при этом 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.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

Изобретение предназначено для использования в радиохимическом производстве для очистки и разделения радиоактивных жидких сред, а также в химической, металлургической и фармацевтической отраслях промышленности.

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.

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.

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.
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.

Изобретение относится к химической и фармацевтической промышленности и может быть использовано для извлечения новокаина из водных сред с целью его дальнейшего определения.
Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к способам переработки белоксодержащих отходов жизнедеятельности животных и птиц, преимущественно птичьего помета.

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.

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.

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.

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.

Изобретение относится к аналитической химии. Способ извлечения ионов индия (III) включает его экстракцию из водных растворов производным из группы пиразолонов с последующим комплексонометрическим определением индия (III). В качестве производного из группы пиразолонов используют антипирин. Экстракцию проводят органическим реагентом, содержащим антипирин и сульфосалициловую кислоту, с добавлением высаливателя, при рН среды 2,0. В качестве высаливателя берут сульфат натрия или сульфат аммония. В качестве индикатора при комплексонометрическом определении индия (III) используют ксиленоловый оранжевый. Изобретение позволяет повысить селективность извлечения индия (III) без применения легколетучих, пожароопасных, токсичных органических растворителей. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 пр., 1 табл.

Изобретения относятся к производству опресненной воды и могут быть использованы для получения питьевой воды из морских и соленых вод. Выделение воды из солевого раствора проводят с использованием селективного растворителя, содержащего карбоновую кислоту, имеющую углеродную цепь длиной от 6 до 13 атомов углерода. Для осуществления способа готовят эмульсию солевого раствора в селективном растворителе, нагревают селективный растворитель до или после контакта с солевым раствором для получения первой фазы, включающей селективный растворитель и воду из солевого раствора, растворенную в селективном растворителе, и второй фазы, включающей высококонцентрированную оставшуюся часть солевого раствора. Затем отделяют первую фазу от второй фазы, извлекают первую фазу, включающую селективный растворитель и растворенную воду, из высококонцентрированной оставшейся части солевого раствора или извлекают высококонцентрированную оставшуюся часть солевого раствора из первой фазы. Охлаждают первую фазу после извлечения для осаждения воды из селективного растворителя и удаляют осажденную воду из селективного растворителя. Изобретения обеспечивают получение практически чистой пресной воды. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 15 ил., 2 пр.

Изобретение может быть использовано для выделения органических веществ из водных сред, водосодержащих биологических жидкостей и водных экстрактов-вытяжек. Для осуществления способа проводят экстракцию органических веществ из водной среды в органический растворитель в сочетании с вымораживанием в условиях действия поля центробежных сил. Для получения экстракта целевых органических веществ в пробу предварительно добавляют подходящий органический растворитель, в том числе растворимый или ограниченно растворимый в воде, который выделяется в отдельную жидкую фазу в процессе замораживания водной части в условиях центрифугирования. Способ обеспечивает улучшение воспроизводимости результатов экстракции в отношении количества получаемого экстракта, снижение количества экстрагента в экстракционной системе и снижение содержания воды в получаемом экстракте. 10 пр.

Изобретение относится к конструкциям центробежных экстракторов для системы жидкость-жидкость для применения, преимущественно, в химической, радиохимической, нефтехимической, гидрометаллургической, фармацевтической отраслях промышленности для очистки и разделения трудноразделяемых, агрессивных, радиоактивных, токсичных, взрывоопасных, пожароопасных и других вредных для здоровья человека и окружающей среды жидкостей. Центробежный экстрактор содержит привод, подшипниковую опору, корпус со смесительной камерой и камерами вывода легкой и тяжелой фаз перерабатываемой жидкой среды, ротор с камерой разделения, транспортирующим устройством, трубками для вывода легкой фазы, гидрозатвором с каналами для отвода тяжелой фазы. Все детали, контактирующие с перерабатываемой средой, изготовлены из химически-стойких полимерных материалов, при этом имеется жесткая связь между валом привода и ротором. Крутящий момент от вала двигателя передается на нагруженные и силовые полимерные детали изделия, по меньшей мере, через один металлический разгружающий элемент, распределяющий нагрузку по объему полимерной детали. Крышка корпуса, являющаяся базой для крепления двигателя, также имеет силовой и разгружающий элемент в виде металлического фланца, соединенного с крышкой винтовым соединением через ввертные резьбовые втулки и предназначенного для обеспечения постоянства взаимного положения деталей и узлов экстрактора. При этом все металлические детали экстрактора и заэкстракторное пространство изолированы от агрессивных компонентов перерабатываемой жидкой среды комплексом лабиринтных уплотнений. Техническим результатом является повышение герметичности аппарата при одновременном повышении коррозионной стойкости его деталей к перерабатываемой жидкой среде. 1 ил.

Изобретение относится к области процессов разделения веществ методами жидкостной экстракции и хроматографии и может быть использовано в гидрометаллургии, а также в химической, микробиологической, фармацевтической и других отраслях промышленности для извлечения, разделения, очистки и концентрирования веществ. Противоточно-циклический способ многоступенчатого экстракционного разделения смеси компонентов заключается в многократном распределении их между легкой и тяжелой жидкими фазами, перемещаемыми в чередующейся последовательности в противоположных направлениях через каскад последовательно соединенных контактных ступеней в циклическом режиме. Каждый цикл состоит из полупериода движения тяжелой фазы и полупериода движения легкой фазы при многократном периодическом перемешивании и разделении фаз в ступенях. При этом движение каждой фазы через каскад контактных ступеней осуществляют последовательно в несколько этапов, на каждом из которых последовательно проводят три операции: перемещение определенного объема фазы по каскаду, смешение фаз в ступенях, разделение фаз в ступенях, причем смесь подают в первом цикле или в первом и в последующих циклах процесса с одной из фаз в течение количества этапов меньшего, чем общее количество этапов в полупериоде движения этой фазы. Техническим результатом является повышение эффективности разделения и производительности процесса, а также снижение расхода растворителей. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 5 пр.

Изобретение может быть использовано в металлургии и при очистке промышленных и бытовых стоков. Способ экстракции цинка из водного раствора трибутилфосфатом (ТБФ) включает контактирование экстрагента и раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение фаз. Экстракцию осуществляют из водного раствора с концентрацией 3 н. HCl, 240 г/дм3 NaCl. Трибутилфосфат вводят порционно при температуре 20°C. Изобретение позволяет повысить эффективность извлечения цинка из водных растворов, сократить расход экстрагента. 2 ил., 6 табл., 3 пр.
Наверх