Статический экстрактор

 

(и 893211

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт, свид-ву

{22) Заявлено 22.04.80 (21) 2913470/23-26 с присоединеииеат заявки И(23) ПриоритетОпубликовано 30.12.81. Бюллетень № 48 (51)М. Кл.

В 01ф 11/04

3ЪеудеретвенныИ квинтет

СССР во делам иаебретеннй и отнрытнй (581 УДК 66.061.

Л(088.8) Дата опубликования описания 04.01.82

С. В. Воловач, Г. Г. Давыдов и А. П. Готлинская (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель

Харьковский ордена Ленина политехнический им. В. И. Ленина (54) СТАТИЧЕСКИЙ ЭКСТРАКТОР

Изобретение относится к экстракцион-, ным аппаратам и может быть использовано в процессах жидкостной экстракции.

Наиболее близким н предлагаемому по технической сущности является диафрагменный смеситель, нашедший широкое распространение в отечественной и зарубежной практике в процессах очистки светлых нефтепродуктов (дистиллятов бензина, керосина, лигроина). Диафрагменный смеситель состоит из цилиндриче ского корпуса и 20-80 .дисков с отверстиями (диафрагм), установленных на. определенном расстоянии (обычно более 3, диаметров трубы) друг от друга либо на стержне, расположенном ло оси трубы, либо между царгами, составляющими корпус смесителя (11, Недостатком известного смесителя является низкая интенсивность массообмена вследствие недостаточной эффективнооти перемешивания фаз. Ввиду большого гидравлического сопротивления диафрагм требуются повышенные энергетические

2 затраты, особенно возрастающие с увеличением диаметра корпуса. Кроме того, из-за отсутствия зазора между диафрагмой и корпусом смесителя (экстрактора) по периферии дисков образуются застойные зоны, в которых скапливаются прореагировавшие фазы. Недостаток особенно ощутим при вертикальном расположении смесителей, когда на верхней поверхнооти диафрагмы скапливается тяжелая фаза, а под ней — легкая фаза.

Бель изобретения, — интенсификация процесса за счет повышения степени массообмена и сокращение энергозатрат.

Поставленная цель достигается тем, что известный экстрактор, включающий горизонтальный цилиндрический,корпус с турбулизуюшей вставкой в виде плоских элементов, расположенных на расстоянии

20 другот друга на стержне вдоль оси корпуса, снабжен усреднителем потока, a раостояние между элементами равно 1,21,5 диаметра корпуса, прн этом элемен3 89 ты выполнены в виде разносторонних треугольников..

Усилитель выполнен в виде трубы с конической вставкой, соединенной меньшим основанием с корпусом, и снабжен патрубI кОм ввода легкой фазы, расположенной соосно трубе, и патрубком ввода тяжелой фазы, расположенным перпендикулярно ей.

На фиг. 1 показан статический экстр ктор, обший вид; на фиг. 2 — сечение

А-А на фиг. 1, Горизонтальный статический экстрактор включает усреднитель 1 потока, выполнен..ный в виде трубы с конической вставкой, содержащий патрубок 2 для подачи легкой фазы и натрубок 3, предназначенный для ввода тяжелой фазы, а также корпус 4, содержащий неподвижную турбупизируюшую вставку 5 из плоских элементов 6, выполненных в аиде равносторонних треугольников и установленных на стержне 7 перпендикулярно потоку на расстоянии друг от друга равном 1,2-1,5 диаметра трубы, причем треугольные элементы 6 поверну ты друг относительно друга на 60, чтоо бы перекрывание потока было максимальным..

Статический экстрактор работает следующим образом.

Компоненты смеси подают в направлении, указанном стрелками. При поступлении ь усреднитещ1 потоки тяжепой и пег кой фаэ, сталкиваясь, интенсивно .дробят

4 ся, чему способствует естественное движение фаз под действием разности удель» ных весов.

В объеме усреднитепя 1 в основном. завершается распределение диспероной фазы в виде капель в потоке сплошной среды и уже в начале корпуса экю.трактора начинается интенсивное дробление капель. Следовательно, усреднитель позволяет сократить длину экстрактора, так как без него процесс диспергирования завершается обычно на длине 15-20 диаметров статического экстрактора, причем эта длина сильно зависит от конструкции турбулизирукицей вставки. Диаметры патрубков 2 и 3 выбирают в зависимости от того, какую фазу - легкую или тяжелую подвергают диспергнрованию.

Таксам образом, предлагаемая конструк.ция усреднителя 1 позволяет интенсифи» цировать раб оту статического экстрактора е

3211

Поступающая из усреднителя 1 .эмульсия перемешивается в насадочной зоне экстрактора за счет кинетической энергии потока. При дросселировании потока через плоские элементы 6 турбулиэирующей вставки 5 происходит, прежде всего, резкое увеличение скорости по направлению потока в плоскостях установки треуголь ных элементов за счет уменьшения проходного сечения. Кроме того, наблюдаются постоянные изменения направления потока за счет относительного смещения

1а соседних элементов и, вследствие этого, пульсации скорости как в продольном, так и в поперечном сечении экстрактора. Эти два эффекта в совокупности .обусловливают хорошее качество церемешивания эмульсии, а следовательно, и высокую эффективность массообмена, В отличие от диафрагменного смесителя, в котором иэ-ва коапесценции капель, происходящей вследствие быстрого

2о вырождения турбулентности, межфазная поверхность быстро уменьшается с возрастанием расстояния от диафрагмы, в предлагаемом статическом экстракторе поверхность контакта фаэ плавно воз«

2s растает. по длине, так как по всему объему экстрактора поддерживается одинаковая интенсивность турбулентности. Плавный рост межфазной поверхности в статическом экстракторе достигается эа счет рациональной формы турбулиэирующих элементов 6 и оптимального расположения их по длине вставки 5. Выбор формы плоских элементов 6 обусловлен тем, что равносторонний треугопьник обе35 спечивает равномерное перемешивание в поперечном сечений потока, исключает образование застойных зон, а также onmчается технологичностью изготовления и монтажа. Выбор расстояния между эле40 ментами 6 объясняетея тем, что при об» текании потоком турбулиэирующей вставки 5 эа каждым элементом образуется циркуляционная зон& р и которой происхо» дит интенсивное дробление капель и длина которой эквивалента. приведенному

45 линейному размеру турбулизирующего элемента (ширина лопасти, приведенному диаметру и т.п.). Если каждый последую-. щий элемент раснолагать далеко.эа пре» делами циркуляционной зоны предыдущего элемента, то, вследствие быстрого вырождения турбулентности, в объеме между соседними элементами создаются неидентичные условия дробления капель, и изменение межфаэной поверхности по длине экстрактора носит ступенчатый характер. Если же каждый последующий элемент располагать в пределах циркуляционной эоны, то резко возрастают не5 8 производительные затраты энергии. Опти мальным является расположение каждого последующего элемента на границе циркуляционной зоны предыдущего элемента. °

Естественно, эта длина является функцией не только плошади перекрывающего сечения турбулизируюшего элемента, но и его формы. Так, для элементов с одинаковой плошадью, изготовленных, например, в виде сетки и диска, будут различны не только длина, но и форма циркуляционной зоны.

Оптимальной величиной шага между элементами, изготовленными в виде рав

: носторонних треугольников (степень перекрывания потока 0,45), является длина 1,2-1,5 диаметра трубы.

Для повышения равномерности смеще ния в поперечном сечении, а также во избежание образования просвета между элементами, приводящего при низких скоростях потока к каналообразованию, элементы 6 повернуты друг относительно друга на 60.

Высокая эффективность диспергирования фаз в предлагаемом статическом экстракторе обуславливает интенсификацию массо. обмена как за счет высокой удельной поверхности контакта фаз, так и за счет увеличения коэффициента массопередачи при интенсивном и устойчивом дроблении капель. Поэтому при одних и тех же энергетических затратах на проведение экстракциониого процесса, в статическом экстракторе достигается более высокая стецень извлечения, чем в диафрагменном смесителе или наоборот, для достижения одной и той же степени извлечения в диафрагмениом смесителе, по сравнению со

93211 6 статическим экстрактором, необходимо затратить больше энергии. Эта разница особенно ощутима при увеличении диаметра аппарата.

Таким образом, конструкция предлагаемого статического экстрактора обеспечи вает интенсификацию массообмена и сокращение энергетических затрат по сравнению с диафрагменным смесителем, t0

Формула изобретения

1. Статический экстрактор, включающий горизонтальный цилиндрический корпус с турбулизнрующей вставкой в виде плоских элементов, расположенных на раостоянии друг от друга на стержне вдоль оси корпуса, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса за счет повьпнения степени массообмена и сокращения энергозатрат, он снабжен усреднителем потока, а расстояние между элементами равно 1,2-1,5 диаметра корпуса, при этом элементы выполнены в.виде равносторонних треугольников.

2. Экстрактор по п. l о т л и ч аю шийся тем, что усреднитель выполнен в виде трубы с конической вставкой, соединенной меньшим основанием с корпу сом, и снабжен патрубком ввода легкой фазы, расположенным соосно трубе, и патрубком ввода тяжелой фазы, расположенным перпендикулярно ей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 . Трейбал P. Жидкостная экстракцня, Изд«во "Химия, 1966, с. 489 (прототип) .

89321 1

Закаэ 11312/4 Тираж 709

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Подписное

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

Составитель И. Ненашева

Редактор Л. Горбунова Техред Л. Пекарь Корректор М. Шароши