Устройство для проведения процессов многофазной экстракции

Устройство для проведения процессов многофазной экстракции

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области аппаратов для разделения веществ методами жидкостной экстракции, в частности к устройствам для проведения процессов многофазной экстракции, и может быть использовано в химической, гидрометаллургической, микробиологической, фармацефтической и других отраслях промышленности для извлечения, разделения, очистки и концентрирования веществ.

Известно устройство для проведения процессов трехфазной экстракции, включающее две соединенные друг с другом камеры. Камеры заполняются жидкой обменной средой, через которую пропускаются дисперсные потоки фаз рафината (отдающей фазы) и экстракта (принимающей фазы). Извлекаемое вещество переносится циркулирующей между камерами обменной средой из отдающей фазы в принимающую фазу (RU 2080162, 1997). Недостатком этого устройства является его низкая эффективность.

Известны также трехфазные и многофазные экстракторы, содержащие соединенные между собой камеры экстракции и реэкстракции, снабженные диспергирующими устройствами и отстойными зонами. Многофазный экстрактор заполняется экстрагентом, который служит сплошной фазой, через которую в соответствующих камерах пропускаются в виде потока капель фазы рафината и экстракта. При этом за счет разности плотностей образующихся в камерах эмульсий возникает циркуляция экстрагента между камерами и осуществляется перенос вещества из фазы рафината в фазу экстракта (патенты РФ: 2177357, 2178326, 2203123; Костанян А.Е., Белова В.В. Химическая технология. 2004. №5. С.25-30).

Недостатком перечисленных известных многофазных экстракторов является низкая эффективность процесса, обусловленная малым временем контактирования дисперсных потоков фаз рафината и экстракта с экстрагентом.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для проведения процессов многофазной экстракции, содержащее две контактные камеры, выполненные в виде вертикальных труб, и два отстойника, выполненные в виде горизонтальных труб, при этом каждый отстойник соединительными трубами присоединен к начальному участку одной камеры и к выходному участку другой камеры. Таким образом верхняя часть одной камеры соединена с нижней частью другой камеры. Камеры снабжены диспергирующими устройствами; в одной из камер проводится процесс экстракции, а в другой - процесс реэкстракции (Патент РФ 2222368. Дата публикации 2004.01.27). Устройство работает следующим образом. Контактные камеры заполняются сплошной фазой экстрагента. Через диспергирующие устройства фазы рафината и экстракта поступают в соответствующие камеры и в виде потока капель в прямотоке контактируют с экстрагентом. В отстойниках эмульсия расслаивается, и потоки рафината и экстракта выводятся из устройства. Сплошная фаза экстрагента циркулирует между контактными камерами благодаря разности плотности жидкостей в камерах и в соединительных трубах. При этом извлекаемое вещество переносится экстрагентом из камеры экстракции в камеру реэкстракции и из фазы рафината в фазу экстракта.

Недостатками известного устройства являются недостаточно высокая эффективность, большой объем экстрагента и малое время пребывания потоков фаз рафината и экстракта в контактных камерах. Эти недостатки обусловлены тем что, в известном устройстве экстрагент функционирует в форме сплошной фазы.

Изобретение направлено на повышение эффективности, снижение объем экстрагента и увеличение времени пребывания потоков фаз рафината и экстракта в контактных камерах известного устройство для проведения процессов многофазной экстракции.

Технический результат достигается тем, что предложено устройство для проведения процессов многофазной экстракции, содержащее две контактные камеры, выполненные в виде вертикальных труб, и два отстойника, выполненные в виде горизонтальных труб, при этом каждый отстойник соединительными трубами присоединен к начальному участку одной камеры и к выходному участку другой камеры, начальный участок каждой из камер выполнен из трубы меньшего диаметра, куда входит соединительная труба отстойника, и снабжен диффузором, и при этом входное сечение соединительной трубы меньше сечения начального участка.

Целесообразно, чтобы выходной участок каждой из камер был подсоединен к торцу отстойника, а отстойник размещен по высоте между начальным и выходным участками камеры. Устройство может включать третью камеру и третий отстойник.

Выполнение начального участка каждой из камер из трубы меньшего диаметра, куда входит соединительная труба отстойника, имеющая меньшее входное сечение, чем сечения начального участка, и снабжение его (начального участка) диффузором обеспечивает функционирование экстрагента в форме дисперсной фазы и циркуляцию его в устройстве за счет энергии потоков фаз рафината и экстракта. При этом увеличивается время пребывания потоков фаз рафината и экстракта в контактных камерах и скорость межфазного массопереноса и уменьшается объем экстрагента в аппарате, что ведет к повышению эффективности его работы. Этому же способствует размещение отстойников по высоте между начальным и выходным участками контактных камер и подсоединение выходного участка каждой из камер к торцу отстойника. Включение в устройство третьей камеры и третьего отстойника позволяет проводить в нем сопряженные процессы экстракция - промывка - реэкстракция.

В зависимости от соотношения плотностей контактирующих фаз возможны различные варианты исполнения предложенного устройства.

Описание иллюстрируется следующими примерами и вариантами исполнения предложенного устройства для проведения процессов многофазной экстракции:

Фиг.1 - пример исполнения предложенного устройства, когда плотность экстрагента ниже плотностей фаз рафината и экстракта. Контактирование фаз происходит в режиме нисходящего прямоточного движения фаз в камерах.

Фиг.2 - пример исполнения предложенного устройства, когда плотность экстрагента выше плотностей фаз рафината и экстракта. Контактирование фаз происходит в режиме восходящего прямоточного движения фаз в камерах.

Фиг.3 - вариант исполнения предложенного устройства, когда отстойники размещены по высоте между начальными и выходными участками камер и выходной участок каждой из камер подсоединен к торцу отстойника.

Фиг.4 - вариант исполнения предложенного устройства, когда устройство снабжено третьей контактной камерой и третьим отстойником.

Устройство для проведения процессов многофазной экстракции, содержит контактные камеры 1 и 2, выполненные в виде вертикальных труб, и отстойники 3 и 4, выполненные в виде горизонтальных труб. В случае проведения сопряженных процессов экстракция - промывка - реэкстракция устройство дополнительно включает третью камеру 5 и третий отстойник 6. Каждый отстойник соединительными трубами 7 присоединен к начальному участку 9 одной камеры и соединительными трубами 8 - к выходному участку 11 другой камеры. При этом начальный участок 9 каждой из камер 1, 2 и 5 выполнен из трубы меньшего диаметра и снабжен диффузором 10, соединяющим его с остальной частью камеры.

Входное сечение 12 соединительных труб 7 меньше сечения начального участка 9; в частности, участок входа соединительной трубы 7 в начальный участок 9 контактных камер может быть выполнен в виде сопла, как показано на фиг.1.

Предлагаемое устройство работает следующим образом:

Камеры 1 и 2, выполненные в форме вертикальных цилиндрических труб, заполняются фазами рафината и экстракта соответственно. В случае проведения сопряженных процессов экстракция - промывка - реэкстракция (фиг.4) камера 5 заполняется промывной фазой. Отстойники 3, 4 и 6 (для сопряженных процессов экстракция - промывка - реэкстракция) заполняются фазой экстрагента. Через начальные участки 9 в контактные камеры непрерывно подаются соответствующие фазы: в камеру 1 - фаза рафината, в камеру 2 - фаза экстракта и в случае проведения сопряженных процессов экстракция - промывка - реэкстракция в камеру 5 - промывная фаза. При этом за счет энергии потоков поступающих фаз обеспечивается поступление в камеры 1, 2 и 5 экстрагента из отстойников 3, 4 и 6 через соединительные трубы 7: на начальном участке 9 каждой из камер, выполненном из трубы меньшего (чем основная часть камеры) диаметра, куда входит соединительная труба 7 отстойника, имеющая меньшее входное сечение 12, чем сечения начального участка 9, возникает разрежение и экстрагент всасывается в камеру. В диффузоре 10, соединяющем начальный участок каждой камеры с ее основной частью, происходит диспергирование экстрагента на мелкие капли. Из камер 1, 2 и 5 образовавшиеся в них эмульсии через выходной участок 11 каждой камеры и соединительные трубы 8 поступают в соответствующие отстойники 3, 4 и 6, где происходит расслаивание и разделение фаз. Таким путем обеспечивается функционирование экстрагента в форме дисперсной фазы и циркуляция его между камерами. Благодаря этому в предложенном устройстве по сравнению с известным существенно уменьшается требуемый объем экстрагента, увеличивается время пребывания фаз экстракта и рафината в камерах устройства и повышается эффективность его работы. Из отстойников 3, 4 и 6 выводятся рафинат, экстракт и промывная фаза соответственно.

1. Устройство для проведения процессов многофазной экстракции, содержащее две контактные камеры, выполненные в виде вертикальных труб, и два отстойника, выполненные в виде горизонтальных труб, при этом каждый отстойник соединительными трубами присоединен к начальному участку одной камеры и к выходному участку другой камеры, отличающееся тем, что начальный участок каждой из камер выполнен из трубы меньшего диаметра, куда входит соединительная труба отстойника, и снабжен диффузором, и при этом входное сечение соединительной трубы меньше сечения начального участка.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выходной участок каждой из камер подсоединен к торцу отстойника, а отстойник размещен по высоте между начальным и выходным участками камеры.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что включает третью камеру и третий отстойник.