Смесительно-отстойный экстрактор

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (i» 950416 (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 10, 10. 80 (2l ) 2991841/23-26 (51)M. Кл. с присоелинением заявки РЙ

В 01 О 11/04

Гаоударстакнный комитет

СССР (23) Приоритет

Опубликовано 15.08.82. Бюллетень № 30 (53) УДК 66.061..5(088.8) по делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 17. 08.82

Б.Н. Парфанович, А.Н. Левищев, А.И. Нудель, Г.А. Демидов, Г.В. Мельников и В.М. Дубровский

L (-;.

- 1

E Pi 1 г р д (72) Авторы изобретения (7I ) Заявитель (54), СИЕСИТЕЛЬНО-ОТСТОЙНЫЙ 3КСТРАКТОР

Изобретение относится к конструкциям смесительно-отстойных экстракторов и может быть испол» зовано в химической и радиохимической про-. мышленности, а именно для аппаратурного оформления экстракционных процессов в системе жидкость - жидкость при переработке растворов, содержа" щих делящиеся элементы (например, растворов облученного ядерного топлива реакторов АЭС).

Известны многоступенчатые смесительно-отстойные экстракторы, состоящие из одинаковых ступеней, разделенных на смесительную и отстойную каме-, ры. В смесительных камерах таких экстракторов расположено смесительное устройство, предназначенное для диспергирования и смешения фаз, а также для их транспортировки по ступеням за щ счет создания гидравлического напо" ра (1, Эти экстракторы являются надежными аппаратами, имеют высокий коэффи2 циент полезного действия и предпочтительны для производств, перерабатывающих растворы твэлов АЭС. Однако использование таких экстракторов ограниченоо невозможностью создания высокопроизводительных аппаратов, одновременно удовлетворяющих требованиям ядерной безопасности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является многоступенчатый смесительно-отстойный экстрактор, каждая ступень которого состоит из отстойной камеры и отделенной от нее перегородкой цилиндричес" кой камерой смешения. Для транспортировки и перемещения фаз используется смесительное устройство в виде закрепленных на валу разомкнутых винтовых поверхностей, между которыми размещены крестообразные перегородки $2).

В смесительной камере этого экстрактора легкая и тяжелая фазы движут" ся вдоль оси смесительного устройства с постоянной скоростью,,создавая местз 9504 ные завихрения, способствуют турбулизации и торможению потока, снижают напор, создаваемый винтовыми поверхностями, и диспергируют одну из фаз, При этом неазбежно переизмельчение ка" пель и широкий спектр их размеров, что определяет различное время пребывания отдельных капель в смесителе.

Это снижает эффективность и производительность экстрактора. 1О

Целью изобретения является повышение эффективности и производительности смесительно-.отстойного экстрактора.

Поставленная цель достигается тем, что смесительно-отстойный экстрактор, 1 содержит отстойную камеру, отделенную от нее перегородкой смесительную камеру, разделенную неподвижными лопатками на секции, в каждой из которых установлено смесительно-транспортиру- 20 ющее устройство, выполненное в аиде стакана с размещенными на его боковой поверхности лопатками и внутри его радиальными перегородками °

При этом донышко стакана перфорировано и обращено к выходу из смесительной камеры, при этом отношение внутреннего диаметра лопаток, размещенных на боковой поверхности стаканов, к наружному равно 0,8-0,9.

Расстояние между стаканами в

3-6 раз больше высоты стакана.

На фиг. 1 изображена одна ступень предлагаемого экстрактора; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг.3узел 1 на фиг. 1; на фиг. 4 - выполнение лопаток.

Каждая ступень экстрактора состоит из отстойной камеры 1 и отделенной от нее перегородкой 2 смеси4в тельной камеры 3. Камера 3 разделена неподвижными лопатками 4 на секции 5, в каждой иэ которых расположено смесительно-транспортирующее устройство выполненное в виде стака1

$$ на 6 с размещенными на нем лопатками 7, причем донышки 8 стаканов 6 обращены к выходу 9 из смесительной камеры 3. Донышки 8 перфорированы отверстиями 10, а внутри стаканов 6

50 размещены радиальные перегородки 11.

Корпус 12 смесительной камеры 3 ци" линдрический, а закрепленные на нем лопатки 4 в нижней части отогнуты в направлении, противоположном враще с нию стаканов 6, которые закреплены на валу 53. Отстойная камера имеет гидрозатвор 14 и снабжена нейтронопоглощающими вставками 15, образующими

16 4 проходы 16. Ступень экстрактора вклю. чает также патрубки 17 и 18 входа соответственно легкой и тяжелой фаз, патрубки 19 и 20 выхода соответственно легкой и тяжелой фаз и камеры 21 и 22 приема соответственно легкой и тяжелой фаз.

Лопатки 7, размещенные на стаканах 6, выполнены так, что отношение внутреннего диаметра к наружному равно 0,8"0,9.

Расстояние между стаканами 6 в

3-6 раэ больше высоты стакана, Экстрактор работает следующим образом.

Легкая фаза через патрубок 17 и камеру 21 приема поступает в нижнюю часть смесительной камеры 3„ Сюда же через патрубок 18 и камеру 22 приема поступает тяжелая фаза. Лопатки 7, вращающиеся вместе со стаканами 6 и валом .13, создают напор, поднимающий легкую и тяжелую фазы вверх по смесительной камере 3, и одновременно перемешивают их. Обраэовывающаяся эмульсия, пройдя ряд лопаток 7, плавно теряет окружную скорость, попадая на неподвижные лопатки 4, вследствие того, что нижняя часть этих лопаток отогнута, Вертикальна я составляющая скорости движения эмульсии, здесь также падает в связи с увеличением в несколько раз живого сечения потока эмульсии, При этом уменьшается турбулентность потока и создаются условия для частичной коалесценции капель дисперсной фазы. Затем процесс повторяется в каждой следующей секции 5 смесительной камеры 3.

Отверстия 10 в донышках 8 стаканов 6 способствуют обновлению накопленного слоя легкой фазы в стаканах 6 и вторичному диспергированию скоалесцированных капель.

Выходя из последней секции 5 смесительной камеры, эмульсия переливается через перегородку 2 в отстойную камеру 1. Двигаясь между нейтронопогло" щающими вставками 15 по проходам 16, эмульсия разделяется на фазы, Затем легкая фаза через патрубок 19, а тяжелая фаза через гидрозатвор 14 и патрубок 20 самотеком перетекает в соседние ступени или выводится из экстрактора.

Преимуществом предлагаемого экстрактора является повышение производительности до 30 .

9504

Эффективность экстрактора повышается за счет многократного осуществления в смесительной камере быстрой стадии процесса (коалесценции - диспергирования ) за счет исключения медленной стадии - молекулярной диффузии внутри капель. Это уменьшает необходимое время пребывания фаз внутри аппарата, что равнозначно увеличению его произ" водительности при заданных габаритах. 10

Последнее существенно в случае переработки высокорадиоактивных растворов твэл АЭС, когда необходимо обеспечить высокую производительность экстракторов при небольших габаритах, определя-13 емых требованиями ядерной безопасности.

Предлагаемый экстрактор характеризуется уменьшением радиолитического разрушения органического экстрагента за 20 счет уменьшения времени его контакта с радиоактивной водной фазой; возможностью создания высокопроизводительных ядерно безопасных экстракторов для пе реработки растворов делящихся веществ25 исключением образования застойных зон

I и проскока фаз без контакта друг с другом в смесительной камере, а также позволяет обеспечить минимальные затраты энергии на транспортировку фаз 30 (выполнение этих условий позволяет достичь высокой эффективности при ми.нимальном времени пребывания фаз в аппарате, что эквивалентно максимально возможной его производительности ; уменьшением габаритов отстойной камеры и аппарата в целом, так как в эмульсии нет передробленных мелких капель, требующих длительного времени.отстаивания. Кроме того, уменьшаются за- 40 траты энергии на транспортировку фаз, так как исключается зона создания ненужной турбулентности.

Отношение внутреннего диаметра лопаток, размещенных на стакане к их

1 наружному диаметру, равное 0,8" 0,9, сужает спектр размеров образующих ка" пель, т.е. приводит к однородности их, и исключает проскок отдельных непрореагировавших капель.

16 6

Установка стаканов на валу на расстояние в 3-6 раз большем их высоты обеспечивает оптимальные условия для частичной коалесценции капель в промежутках между ними без увеличения объема смесительной камеры и исключает проскок фаз без контакта друг с другом.

Формула изобретения

1. Смесительно-отстойный экстрактор для систем жидкость"жидкость, содержащий отстойную камеру, отделенную от нее перегородкой смесительную камеру, разделенную. неподвижными лопатками на секции, в каждой из которой установлено смесительно-транспорти-, рующее устройство, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения

"производительности и эффективности за . счет осуществления многократного процесса коалесценции - диспергирования в смесительной камере и уменьшения времени пребывания фаз в аппарате, смесительно-транспортирующее устройство выполнено в виде стакана с размещенными на его боковой поверхности лопатками и расположенными внутри ра« диальными перегородками, при этом до" нышко стакана перфорировано и обраще" но к выходу из смесительной камеры.

2. Экстрактор по и. 1, о т л и.ч а ю шийся тем, что отношение внутреннего диаметра лопаток, размещенных на боковой поверхности стаканов, к наружному равно 0,8-0,9.

3. Экстрактор по и. 1, о т л в ч а ю шийся тем, что расстояния меж" ду стаканами в 3-6 раз больше высоты стакана.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1., Авторское свидетельство СССР

И 428759, кл . 8 01 0 11/04, 14.10.71.

2. Авторское свидетельство СССР 355964, кл. 0 01 D 11/04, 17.03.69.

950416

/б

/8

Pea. Z

Корректор Г. Решетник

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, Составитель А. Миронов, Редактор Т. Веселова Техред Ж.Кастелевич

Заказ 5805/11 Тираж 734

ВНИИПИ Государственяого комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, 8-35 Раушская наб, д. 4/5