DE1161538B - Device for liquid-liquid extraction - Google Patents

Description

Vorrichtung zur Flüssig-Flüssig-Extraktion Die Flüssig-Flüssig-Extraktion wird in der Petroleumindustrie, aber auch in der Kernenergie-Industrie u. a. für die Uranraffinierung und für die Wiedergewinnung von Plutonium, Uran und Thorium aus bereits verwendetem Kernbrennstoff angewendet. Dieses Verfahren ermöglicht eine zuverlässige Trennung der Spaltprodukte. Hierbei sind aber dichte Betonwände zur Abschirmung der radioaktiven Strahlung notwendig.Device for liquid-liquid extraction The liquid-liquid extraction is used in the petroleum industry, but also in the nuclear energy industry, among others. for uranium refining and for the recovery of plutonium, uranium and thorium applied from already used nuclear fuel. This procedure enables a reliable separation of the fission products. Here, however, are tight concrete walls Shielding against radioactive radiation is necessary.

Es wurde gefunden, daß die dafür notwendige Vorrichtung räumlich kleiner und damit auch die etwaige Abschirmung kleiner gemacht werden kann, wenn eine dafür an sich bekannte Vorrichtung zur Flüssig-FlüssigExtraktion, bei der die Flüssigkeiten in mehreren reihengeschalteten Gefäßen einer pulsierenden Bewegung unterworfen werden, verwendet wird und erfindungsgemäß das obere und das untere Ende zweier aufeinanderfolgender Gefäße durch eine oder mehrere Leitungen verbunden ist, die beide Phasen führt bzw. führen und deren Volumen kleiner ist oder dieselbe Größenordnung hat wie das Volumen, das bei jedem Impuls verdrängt wird. It has been found that the device necessary for this is spatially smaller and thus any shielding can be made smaller, if a device known per se for liquid-liquid extraction, in which the Liquids in several series-connected vessels in a pulsating movement are subjected, is used and according to the invention the upper and the lower End of two consecutive vessels connected by one or more lines is that both phases lead or lead and whose volume is smaller or the same It is of the same order of magnitude as the volume that is displaced with each pulse.

Die pulsierende Bewegung wird bekanntermaßen mit Hilfe einer Membran oder Kolbenpumpe erzeugt, die über eine Leitung angeschlossen ist. Mechanische Impulse werden bisweilen auch bei Füllkörperkolonnen angewendet. Im allgemeinen sind jedoch derartige Kolonnen mit perforierten oder geschlitzten Böden versehen, durch welche die Flüssigkeitsdispersion durch die Impulse hin und her bewegt wird. Die gute Umrührung und die ständige Bildung von neuen Flüssigkeitstropfen beim Durchtritt durch die oeffnungen in den Böden bewirken, daß das Verteilungsgleichgewicht sich rasch einstellt. The pulsating movement is known to be with the help of a membrane or a piston pump that is connected via a line. Mechanical impulses are sometimes also used in packed columns. In general, however such columns provided with perforated or slotted floors through which the liquid dispersion is moved back and forth by the pulses. The good stirring and the constant formation of new drops of liquid as it passes through the Openings in the soil cause the distribution equilibrium to be established quickly.

Die mechanische Energie, die durch die Impulse zugeführt wird, um einen wirksamen Kontakt zwischen den beiden Flüssigkeitsphasen zu schaffen, be wirkt auch einen Transport der beiden Phasen nach verschiedenen Richtungen zwischen den Kolonnenelementen. The mechanical energy that is supplied by the pulses to to create effective contact between the two liquid phases is effective also a transport of the two phases in different directions between the Column elements.

Die Zeichnung zeigt schematisch eine Anordnung entsprechend der Erfindung. Die dargestellte Kolonne ist in drei Elementen aufgeteilt, die nebeneinanderliegen. Sie können auch in mehreren Reihen dicht nebeneinander angeordnet und/oder gegeneinander in Höhe verschoben sein. The drawing shows schematically an arrangement according to the invention. The column shown is divided into three elements that are adjacent to each other. They can also be arranged close together in several rows and / or against one another be shifted in height.

Bei der Extraktion wird beispielsweise eine schwere Lösung bei 4 eingeführt und durch ein bei 5 eingeführtes leichtes organisches Lösungsmittel extrahiert. Die Kolonne ist mit dünnen perforierten Böden 6 versehen. Bei jedem Hub des Impulsgebers 7 werden die beiden Phasen durch diese perforierten Böden hin und her getrieben, wobei eine wirksame Extraktion erzielt wird. Der Impulsgeber kann aus einem Kolben bestehen, der sich in einem ylinder hin und her bewegt, oder aus einer Membran. Oft arbeitet der Impulsgeber nicht direkt auf den Kolonneninhalt, sondern auf eine als tkertrager dienende indifferente Rüssigkeit oder ein indifferentes Gas. For example, when extracting a heavy solution at 4 introduced and extracted by a light organic solvent introduced at 5. The column is provided with thin perforated trays 6. With every stroke of the pulse generator 7 the two phases are perforated by this Floors driven back and forth, effective extraction is achieved. The pulse generator can consist of a piston consist that moves back and forth in a ylinder, or of a membrane. Often the impulse generator does not work directly on the content of the column, but on one Indifferent liquid or an indifferent gas serving as a carrier.

8 ist ein Abfluß für die leichtere Komponente, die von der schweren, dem gleichen Behälter zugeführten Lösung getrennt wird. Die schwerere Komponente wird bei 9 abgenommen. 8 is a drain for the lighter component, which from the heavy, solution supplied to the same container is separated. The heavier component is decreased at 9.

Die Vemngenng der Bauhöhe könnte auch in bekannter Weise dadurch erreicht werden, daß jedes der gezeigten Elemente mit einem getrennten und vollständigen Sammelgefäß versehen wird, so daß drei komplette Kolonnen entstehen, die dann in Reihe geschaltet werden. Dies schafft aber schwieengere Regelprobleme, die mit dem gemeinsamen Betrieb der Kolonnen verknüpft sind. Wenn man annimmt, daß das durch einen Impuls verdrängte Volumen und das in der Verbindungsleitung enthaltene Volumen von der gleichen Größenordnung sind, so findet man, daß während eines Impulses ein Flüssigkeitselement aus der LageA in die LageB getrieben wird. Die Flüssigkeitssäule pendelt also in der Verbindungsleitung zwischen benachbarten Kolonnenelementen hin und zurück. Der Unterschied der Dichte der beiden Flüssigkeitsphasen gibt zu einer Art von Ventilwirkung an den Kolonnenenden Anlaß, so daß ein Transport der leichten und schweren Phase in entsprechenden Richtungen durch die Verbindungsleitung zustande kommt. Die Amplitude des Impulses in der Verbindungsleitung ist natürlich wesentlich größer als in der Kolonne. (Die Amplituden sind umgekehrt proportional den Quadraten der entsprechenden Mitteldurchmesser.) Wenn die Flüssigkeitsgeschwindigkeit in der Verbindungsleitung zu hoch ist, kann die Gefahr bestehen, daß eine Emulgierung in der Verbindungsleitung eintritt. The overall height could also be reduced in a known manner be achieved that each of the elements shown with a separate and complete Collecting vessel is provided, so that three complete columns are created, which are then in Can be connected in series. But this creates more difficult control problems with the joint operation of the columns are linked. If you assume that through a pulse displaced volume and the volume contained in the connecting line are of the same order of magnitude, one finds that during an impulse a Liquid element is driven from the layer A into the layer B. The column of liquid thus oscillates in the connecting line between adjacent column elements and back. The difference in density of the two liquid phases gives rise to one Kind of valve action at the column ends occasion, so that a transport of the light and heavy phase in the corresponding directions through the connecting line comes. The amplitude of the pulse in the connection line much larger than in the column, of course. (The amplitudes are inversely proportional the squares of the corresponding mean diameter.) when the liquid velocity is too high in the connection line, there may be a risk of emulsification enters the connection line.

Eine solche ist im allgemeinen nicht erwünscht, da hierdurch die Extraktionsleistung verschlechtert und die endgültige Trennung der beiden Phasen erschwert wird. Um die Emulgierung zu verhindern, müssen in diesen Fällen kürzere Elemente undloder weitere Verbindungsleitungen verwendet werden. Wenn bei besonders weiten Verbindungsleitungen darin eine Trennung stattfinden sollte, kann dies durch Anordnungen zur Erzielung einer turbulenten Strömung in der Verbindungsleitung verhindert werden.This is generally not desirable because it reduces the extraction performance deteriorated and the final separation of the two phases is made more difficult. Around To prevent emulsification, shorter elements and / or further connecting lines can be used. If with particularly wide connecting lines Should a separation take place therein, this can be achieved by means of arrangements a turbulent flow in the connecting line can be prevented.

Man kann zwar erwarten, daß ein Gas, das in das Kolonnensystem eintritt oder sich in diesem bildet, den Transport in der Verbindungsleitung verschlechtern wird, da sich Kissen an den oberen Enden der Elemente ausbilden können, bei geeignet gewählten Durchmessem der Verbindungsleitungen wird das Gas aber rasch zusammen mit der leichteren Phase gegen das obere Ende des letzten Elementes transportiert, wo es abgeschieden wird. Bei sehr weiten Verbindungsleitungen können sich jedoch dauernd Gaskissen bilden. In diesem Fall kann die weite Leitung durch mehrere parallel geschaltete engere Verbindungsleitungen ersetzt werden. Das obere Ende eines jeden Kolonnenelementes kann auch mit einer Entlüftung versehen werden. One can expect that a gas will enter the column system or forms in this, worsen the transport in the connecting line is suitable because cushions can form at the upper ends of the elements However, the gas is quickly combined with the selected diameter of the connecting lines transported with the lighter phase towards the upper end of the last element, where it is deposited. In the case of very wide connecting lines, however, constantly forming gas cushions. In this case, the wide line can run through several in parallel connected narrower connection lines are replaced. The top of everyone The column element can also be provided with a vent.

Besondere Anforderungen an die Kurvenform der Impulse werden nicht gestellt. Die Impulse können sinusförmig sein oder einen anderen Verlauf haben. Man kann mit solchen Impulsen arbeiten, daß eine Trennung während jedes Impulses erfolgt. There are no special requirements for the waveform of the impulses posed. The impulses can be sinusoidal or have a different course. One can work with such impulses that there is a separation during each impulse he follows.

In diesem Falle werden verhältnismäßig große Tropfen oder zusammenhängende Flüssigkeitsteile der schwereren bzw. der leichteren Phase durch die Pendelung in den Verbindungsleitungen transportiert.In this case they will be relatively large Drops or contiguous Liquid parts of the heavier or the lighter phase due to the pendulum in the connecting lines transported.

Bei einer zu hohen Frequenz und einer zu großen Amplitude findet eine Trennung jedoch nicht statt.If the frequency is too high and the amplitude is too large, a However, separation does not take place.

Der Transport erfolgt dann vorzugsweise in Form einer feineren oder gröberen Dispersion.The transport then takes place preferably in the form of a finer or coarser dispersion.

Durch die Unterteilung der Kolonnen wird eine bessere Anpassungsmöglichkeit erzielt, so daß man auf einfache Weise die Anzahl der Elemente je nach den Erfordernissen des Behandlungsverfahrens erhöhen oder vermindern kann. Dank der kompakten Konstruktion erhält man auch bessere Möglichkeiten, die Bedienungs- und Regelorgane rationell auszubilden und anzuordnen. The division of the columns allows for better customization achieved, so that you can easily adjust the number of elements depending on the requirements of the treatment process can increase or decrease. Thanks to the compact design you also get better options, the operating and control organs rational to train and arrange.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Flüssig-Flüssig-Extraktion, bei der die Flüssigkeiten in mehreren reihengeschalteten Gefäßen einer pulsierenden Bewegung unterworfen werden, d a d u r c h g e k e n n -zeichnet, daß das obere und das untere Ende zweier aufeinanderfolgender Gefäße durch eine oder mehrere Leitungen verbunden ist, die beide Phasen führt bzw. führen und deren Volumen kleiner ist oder dieselbe Größenordnung hat wie das Volumen, das bei jedem Impuls verdrängt wird. Claims: 1. Device for liquid-liquid extraction, at of the liquids in several series-connected vessels in a pulsating Be subjected to movement, d u r c h e k e n n -draws that the upper and the lower end of two consecutive vessels through one or more conduits is connected, which leads or lead both phases and whose volume is smaller or is of the same order of magnitude as the volume that is displaced with each pulse will. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei besonders weiten Verbindungsleitungen diese mit Anordnungen versehen sind, die in den Rohren turbulente Strömung erzeugen. ~~~~~~~ In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 814 553; britische Patentschrift Nr. 404 005; Ind. Engng. Chem., 1955, S. 1153. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that in particular wide connecting lines these are provided with arrangements that are in the pipes generate turbulent flow. ~~~~~~~ Publications considered: USA.Patent No. 2,814,553; British Patent No. 404,005; Ind. Engng. Chem., 1955, pp. 1153.