Вибрационная массообменная колонна

 

Союз Советскик

Социалистнческик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт.свид-ву (22) Заивлено 02,08.76 (21) 2391331/23-26 с присоединением заявки М— (23) П рноритет (51)М. Кя.

В 01 О 11/00

3ЪсуднрстквнныМ квинтет

СССР дв делам нзабретеннй н еткрытнй (53) УДК

66.061.5 (088.8) Опубликовано 15.11.79. Бюллетень М42

Дата опублнкования описания 18.11.79

Е. П. Родионов, В. Н. Ревнов, Ю. А. Матвеев, В. Я. Боровик и E. Г. Задов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ВИБРАЦИОННАЯ МАССООБМЕННАЯ КОЛОННА

Изобретение относится к вибрационным мас. сообменным аппаратам, используемым преимущественно в процессах зкстрагирования жидкостей твердых тел и абсорбции.

Известна вибрационная массообменная колонна (экстрактор), предназначенная для жидкостной экстракции, массообменных, сорбционных и других процессов. Этот экстрактор выполнен в виде вертикального пчлиндрического корпуса со штуцерами для ввода исходных материалов и вывода прореагировавших материалов. По оси корпуса расположен вал (виброшток), соединенный с вибратором. На виброштоке установлены плоские перфорированные диски, чередующиеся с дисками конической формы (11.

Недостатком такого экстрактора является малая эффективность работы вследствие того, что вводимая в этот экстрактор легкая фаза, например жидкий экстрагент или газ, дробится до капелек или пузырьков оптимального размера (0,2 — 1,1 мм) на участке экстрактора между двумя — тремя нижними дисками, и поэтому интенсивность массопередачи в нижней части колонны меньше, чем в ее средней и верхней частях, Аналогично, в случае, когда массообменные процессы, например выщелачивание, ведут с подогревом материалов в аппарате острым паром, нижняя часть аппарата работает при более низкой температуре, что снижает эффективность его работы.

Целью изобретения является повышение эффективности и экономичности работы известного экстрактора.

Поставленная цель достигается тем, что шток снабжен диспергатором, выполненным в виде перфорированного стакана, а выходное отверстие штуцера для ввода диспергируемой фазы расположено в полости диспергатора.

Причем, с целью улучшения массообмена при диспергировании газа, площадь отверстий диспергатора равна 3-6% площади ее поверхности.

Пругим отличительным признаком является то, что конические диски выполнены. полыми.

На фиг. 1 изображена предлагаемая массообменная колонна (экстрактор), продольный разрез; на фиг. 2 -- часть продольного разреза экстрактора

697139

50

Экстрактор включает вертикальный цилиндрический корпус 1 со штуцерами 2 и 3 для ввода исходных материалов, 4 и 3 — для вывода прореагировавших материалов. По оси корпуса расположен виброшток 6, соединенный с. в иНб6рра т о0р о0м М 77, Виброшток оснащен чередую. щимися горизонтально расположенными дисками: перфорированными 8 и коническими 9.

Отверстия перфорированных дисков выполнены цилиндрическими или коническими, равномерно размещенными по их плоскости.

Оптимальный диаметр отверстий в дисках составляет: для диспергирования газа 2/8 мм, в случае жидкостной зкстракции 6 — 13 мм, для выщелачивания из твердых тел 8 — 24 мм. Оптимальная относительная площадь отверстий в дисках 6 — 18%. Конические диски могут быть выполнены полыми, причем их толщина плавно уменьшается от ступицы к ободу, например их образующая имеет форму симметричной вогнутой параболы или спирали. Нижний диск

10 выполнен перфорированным и снабжен по периферии бортиком 11, направленным вниз от его плоскости. Выходное отверстие (или несколько отверстий) штуцера ввода легкой фазы 3 установлено в полости под нижним диском 10. В,отдельных-случаях, например при вводе в аппарат острого пара, корпус 1 снабжен дополнительным штуцером, а при необходимости значительно увеличить время контактирования фаз полость корпуса снабжена неподвнжными перегородками кольцевой формы.

Вибрационная колонна (экстрактор) работает следующим образом. Полость корпуса 1 заполняется дисперсионной фазой до выходного штуцера 4, включается вибратор 7 и производится подача исходных материалов через штуцеры 2 и 3 и выдача прореагировавших материалов через штуцера 4 и 3. Вибратор 7 сообщает воэвратнопоступательное движение по оси аппарата што. ку 6 с установленными на нем дисками 8,9 и

10. Это движение приводит к тому, что жидкость, расположенная у плоскости перфорированных дисков 8, продавливается через отверстия, образуя с обеих сторон каждого иэ дисков 8 пучки струй, направленных по оси от. верстий. Эти струи подсасывают окружающую их жидкость и движутся в направлении к смеж ным коническим дискам 9. Конические диски 9, вследствие их формы, направляют потоки жидкости, достигающие их поверхности, к стенке корпуса 1, благодаря чему в промежутках между смежными дисками создаются циркуляционные контуры, показанные на фиг. 2 стрелками. Легкая фаза, вводимая через штуцер

3 под диск 10, встречается со струями жидкости, выходящими из отверстий этого диска, дробится до мелких капелек или пузырьков, смешивается с дисперсной средой и в диспергированном состоянии проходит через отверстия диска в участок, расположенный над диском 10, т.е. попадает в нижний циркуляционный контур. Материалы, отличающиеся плотностями, под действием гравитационных сил движутся в аппарате противоточно: легкая фаза — вверх, тяжелая фаза — вниз и выходит из аппарата через соответствующие выходные штуцера, При движении материалов в полости корпуса имеет место высокая диспергация легкой фазы на нижнем перфорированном диске и интенсивное перемешивание фаз в аппарате, что способствует повышению интенсивности массообменных процессов, проводимых в аппарате.

Использование изобретения позволит увеличить эффективность массообменного процесса или при заданной эффективности уменьшить количество дисков и, следовательно, уменьшить высоту аширата и снизить мощность вибратора.

Формула изобретения

>,Вибрационная массообменная колонна для взаимодействия жидкостей, жидкости с газом или твердым веществом, содержащая вертикальный цилиндрический корпус со штуцерами для ввода и вывода фаз и шток с виброприводом, установленный по оси колонны и снабженный плоскими перфорированными и коническими дисками, отличающаяся тем, что с целью повышения эффективности работы путем создания развитой поверхности массообмена фазы, подлежащей диспергированию, шток снабжен диспергатором, выполненным в виде перфорированного стакана, а выходное отверстие штуцера для ввода диспергируемой фазы расположено в полости диспергатора.

2. Массообменная колонна по п. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что с целью улучшения массообмена при диспергировании газа, плошадь отверстий диспергатора равна 3 — 6% площади его поверхности.

3. Массообменная колонна по и. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что конические диски выполнены полыми.

Источники информации, принятые Во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР У 466027, кл. В 01 D 11 04, от 1973 (прототип). б97139

Составитель И. Ненашева

ТехредЛ.Алферова

Редактор Л. Емельянова

Корректор М. Гелехман

Заказ 6826/4

Тираж 877 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьпий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4