SU1061319A2 - Centrifugal extractor - Google Patents

Abstract

ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ЭКСТРАКТОР по авт. СЕ. № 873514, о т л и ч а ющ и и с   тем, что, с целью интенсификации процесса экстракции и расширени  области применени , каждое сопло диспергирующего устройства снабжено цилиндрической вставкой, жестко соединенной с магнитострикци-: онным преобразователем ультразвуковых колебаний. f7 . 23 . CENTRIFUGAL EXTRACTOR on author. CE No. 873514, that is, in order to intensify the extraction process and expand the field of application, each nozzle of the dispersing device is equipped with a cylindrical insert rigidly connected to the magnetostrictive transducer of ultrasonic vibrations. f7. 23.

Description

Изобретение относитс  к аппаратам химической технологии и предназначено дл  проведени  процессов контактировани  в CKf семе жидкость-жидкость, а более конкретно, д.а  обработки загр зненных систем, высоков зких жидкостей и жидкостей с больигим межфазным нат жением.The invention relates to chemical process equipment and is intended for carrying out processes for contacting liquid-liquid in Seme CKf, and more specifically, for processing contaminated systems, highly viscous liquids and liquids with great interfacial tension.

По ocнoвнo авт. св. № 873514 известен цёнФ| обежный экстрактор, вклгочающий корпус,.внутри которого ротор, разделенный сплошны и перегородками на р д ступеней, кажда  из которых снабжена диспергирующим устройством, состо щим из соосно расположенных сопла и диффузора , каждые из .которых выполнены в виде конических элементов, коаксиально расположенных относительно дру друга, одноименные основани  которых направлены в противоположные стороны и магнитострикционным преобразователем ультразвуковых колебаний, жест ,ко соединенным со стенкой диффузора.According to auth. St. No. 873514 is known for priest | a safety extractor including a housing, inside of which the rotor is separated and divided by partitions into a number of stages, each of which is equipped with a dispersing device consisting of coaxially arranged nozzles and a diffuser, each of which are made in the form of conical elements that are coaxially located relative to each other the other, whose bases of the same name are directed in opposite directions with a magnetostrictive transducer of ultrasonic vibrations, a gesture connected to the wall of the diffuser.

Недостатком такого экстрактора  вл етс  легка  засор емость сопла инжектора , что ие позвол ет его использовать дл  обработки загр зненных ситем , содержащих взвешенные твердые частицы или другие включени  органического или неорганического происхождени . The disadvantage of such an extractor is that the injector nozzle is easily clogged, which does not allow it to be used for treating contaminated sieves containing suspended solids or other organic or inorganic inclusions.

Кроме того, он не обеспечивает достаточной интенсивности процесса экстракции при обработке высоков зких жидкостей и жидкостей с большим межфазным нат жением вследствие недостаточно развитой поверхности.контакта фаз, что обусловливаетс :In addition, it does not provide sufficient intensity of the extraction process when processing highly viscous liquids and liquids with high interfacial tension due to insufficiently developed surface. The contact phases, which is caused by:

-невысокой степенью первичного диспергировани .- low degree of primary dispersion.

В известном экстракторе собственной энергии вытекающей из сопл.а струи жидкости недостаточно дл  распада ее на мелкие капли: она распадаетс  в виде глобул, конгломератов , капель, отдельных колоний и т.п.;In the known extractor, the self-energy of the liquid flowing out of the nozzle and the jet is not enough to break it up into small droplets: it disintegrates in the form of globules, conglomerates, droplets, individual colonies, etc .;

-разовым воздействием ультразвукового пол  на обрабатываемые жидкости.- one-time impact of the ultrasonic floor on the treated fluids.

Целью изобретени   вл етс  интенсификаци  процесса экстракции и расширение области применени .The aim of the invention is to intensify the extraction process and expand the scope of application.

Дл  достижени  поставленной цели в центробежном экстракторе каждое сопло диспергирующего устройства снабжено цилиндрической вставкой, жестко соединенной с магнитострикционным преобразователем ультразвуковых колебаний. Благодар  этому стру  жидкости при выходе из сопла инжектора подвергаетс  воздействию упругих колебаний ультразвукового диапазона частот, в результате чего интенсифицируетс  процесс распада струи жидкости на капли.To achieve this goal, in a centrifugal extractor, each nozzle of a dispersing device is equipped with a cylindrical insert rigidly connected to a magnetostrictive transducer of ultrasonic vibrations. Due to this, the liquid stream when exiting the injector nozzle is exposed to elastic vibrations of the ultrasonic frequency range, as a result of which the liquid jet disintegrates into drops.

Кроме того, ультразвуковые волны, 0 оказыва  возмущающее (разрушающее) действие на взвешенные твердые частицы и другие включени , предотвращают возможность осаждени  последних на стенки сопел диспергирующего 5 устройства - очищают их.In addition, ultrasonic waves, having a disturbing (destructive) effect on suspended solids and other inclusions, prevent the dispersion of the device 5 from being able to deposit on the nozzle walls — they are cleaned.

На чертеже представлен продольньй разрез ротора экстрактора в одноступенчатом выполнении.The drawing shows a longitudinal section of the rotor of the extractor in a single-stage implementation.

Ротор центробежного экстрактора 0 состоит из корпуса 1, разделенного перегородками 2 и 3 на камеры 4, 5, 6, первые две из которых служат дл  подачи соответственно легкой и т желой фаз, а последн    вл етс  5 сепарационной,The rotor of the centrifugal extractor 0 consists of a body 1 divided by partitions 2 and 3 into chambers 4, 5, 6, the first two of which serve to supply respectively the light and heavy phases, and the last is 5 separation,

Во внутренней полости ротора размещено диспергирующее устройство 7, состо щее из кругового сопла 8, образованного коническими элеменQ тами 9 и 10, между которыми установлена цилиндрическа  вставка 11, диффузора 12, образованного внутренними 13 и внешними 1.4 коническими элементами. Цилиндрическа  вставка 1 1 и внутренний конический элемент 13 диффузора жестко соединены с магнитострикционным преобразователем ультразвуковых; колебаний 15, установленным на валу ротора 16.In the inner cavity of the rotor there is a dispersing device 7, consisting of a circular nozzle 8 formed by conical elements 9 and 10, between which is mounted a cylindrical insert 11, a diffuser 12 formed by internal 13 and external 1.4 conical elements. The cylindrical insert 1 1 and the inner conical element 13 of the diffuser are rigidly connected to the magnetostrictive transducer ultrasonic; oscillations 15 mounted on the rotor shaft 16.

Кроме того, экстрактор имеет устройства 17 ввода и вывода 18 жидкостей . Последний содержит камеры 19 и 20, снабженные черпающими трубками 21 и 22 дл  отбора соответственно легкой и т желой фаз.In addition, the extractor has a device 17 input and output 18 liquids. The latter contains chambers 19 and 20, fitted with scoop tubes 21 and 22 for taking light and heavy phases, respectively.

Экстрактор работает следующим образом.The extractor works as follows.

Т жела  (дисперсна ) фаза пода- . етс  в приемный стакан 23 устройст. ва 17 ввода и по переточным труб0 кам 24 поступает в камеру 5, где собираетс  в виде кольцевого сло  над устьем сопла и под действием центробежного гидростатического давлени , создаваемого этим слоем, вытекает в виде двух кольцевыхThe solid (dispersed) phase is under-. in a receiving cup 23 device. The inlet 17 enters the chamber 24 and enters the chamber 5, where it collects in the form of an annular layer over the nozzle mouth and under the action of the centrifugal hydrostatic pressure generated by this layer flows out in the form of two annular

струй в смесительную камеру диспергирующего устройства, диффузор 12. При своем движении через полость 3 сопла она подвергаетс  интенсивному воздействию ультразвукового пол , вызываемому радиальными колебани -, ми цилиндрической вставки 11, что приводит к потере устойчивости, и на выходе из сопла эта жидкость распадаетс  на капли с образованием развитой поверхности. Яегка  жидкость самотеком поступает непосредственно во внутреннюю полость экстрактора, в камеру 4, откуда она потоком дисперсной фазы транспортируетс  (инжектируетс ) в полость диффузора. Смесь жидкостей, заключенна  в объеме диффузора, подвергаетс  интенсивной ультразвуковой обработк обусловленной колебани ми с ультразвуковой частотой внутреннего конического элемента 13 диффузора 12. Возникающие при этом такие  влени , как кавитаци , звуковой ветер, звуковое давление вызывают интенсивное дробление дисперсной фазы (вторично диспергирование), в результате чего резко возрастает поверхность межфаз ного контакта, интенсифицируетс  процесс экстракции в целом. Далее смесь этих жидкостей (эмульси ) выбрасываетс  в сепарационную камеру 6, где они раздел ютс  отстаиван ем. Вывод т желой и легкой фаз из аппарата осуществл етс  соответственно черпающими трубками 22 и 21. Так как процесс инжекции предста л ет собой процесс увлечени  капл м и струйками дисперсной фазы (рабоче жидкости) частиц сплошной (дисперси онной) среды, то инжектирующа  способность этой жидкости определ етс  степенью диспергировани . В предлагаемом экстракторе благо дар  установке внутрь сопла цилиндрической вставки, колеблющейс  с ультразвуковой частотой, по сравнению с известным (основное изобретение ) достигаетс  интенсификаци  процесса распада диспергирующей жидкости с образованием развитой по верхности этой фазы (рабочей жидкое ти), что позвол ет повысить коэффициент инжекции, а, следовательно, и производительность аппарата по инжектируемой жидкости. Как показывает практика эмульгировани  высоков зких жидкостей и жидкостей с большим межфазным нат жением (т.е. систем, диспергирова19 ние.которых св зано с большой затратой энергии), получение кх высокодисперсных эмульсий требует многократного диспергировани  (редиспергировани ), т.е. обработки указанных жидкостей в несколько стадий (этапов). Известный экстрактор, име  только одну зону (полость диффузора) ультразвукового воздействи  на обраба- тываемые жидкости, не обеспечивает получени  за один прием высокодисперсной эмульсии. (Следует отме.тить, что эффект воздействи  ультразвукового пол  на обрабатываемые жидкости в этой зоне будет тем сильнее, чем диспергированнее с меньшим характерным средним диаметром капель будет поступать сюда дисперсна  фаза). Изобретение обеспечивает интенсивный распад диспергируемой жидкости непосредственно на выходе ее из сопла диспергирующего устройства (первый этап ультразвукового воздействи ) с образованием развитой поверхности этой жидкости, что, в свою очередь, обусловливает интенсификацию дроблени  ее (редиспергирование ) во второй контактной зоне, в зоне диффузора (второй этап ультразвуковой обработки). Кроме того, изобретение позволи примен ть дентробежные экстракторы с инжекционными контактными устройствами (использу  эффект ультразвуковой очистки сопла от осадка), например , дл  обработки загр зненных систем, содержащих взвешенные твердые частицы или другие включени  органического или неорганического происхождени : -в урановой промьгашенности дл  извлечени  металлов; -в коксохимической промыпшенности при очистке сточных вод; -в химико-фармацевтической промьшшенности в производстве антибиотиков; -в химической промышленности при проведении процессов жидкостной экстракции, осложненных химической реакцией, сопровождающейс  выделением осадка. В насто щее врем  в промышленности дл  работы с загр зненными систеами и обработки-высоков зких жидкостей и жидкостей с большим межфазным нат жением (т-.е. жидкостей, дл  диспергнровани  которых требуютс  болшие затраты энергии) используютс  аппараты типа Подбильн к.jets into the mixing chamber of the dispersing device, diffuser 12. As it moves through the cavity 3 of the nozzle, it is subjected to intense influence by the ultrasonic field caused by radial oscillations of the cylindrical insert 11, which leads to loss of stability, and at the exit of the nozzle this liquid disintegrates into droplets with the formation of a developed surface. The liquid liquid flows by gravity directly into the internal cavity of the extractor, into chamber 4, from where it is transported (injected) into the cavity of the diffuser by a stream of the dispersed phase. The mixture of liquids enclosed in the volume of the diffuser undergoes intense ultrasonic treatment due to vibrations with the ultrasonic frequency of the internal conical element 13 of the diffuser 12. The phenomena such as cavitation, sound wind, and sound pressure cause intense crushing of the dispersed phase (secondary dispersion), resulting in As a result, the surface of the interfacial contact sharply increases, the extraction process as a whole is intensified. Further, the mixture of these liquids (emulsion) is thrown into the separation chamber 6, where they are separated by settling. The withdrawal of the hard and light phases from the apparatus is carried out respectively by the scoop tubes 22 and 21. Since the injection process is a process of dragging the droplets and the dispersed phase (working fluid) of the particles of the continuous medium to the droplets and fluids, the injecting ability of this fluid determined by the degree of dispersion. In the proposed extractor, thanks to the installation inside the nozzle of a cylindrical insert oscillating with an ultrasonic frequency, as compared with the known (basic invention), the decay process of the dispersing liquid is intensified with the formation of a developed surface of this phase (working fluid), which allows to increase the injection rate, and, consequently, the performance of the apparatus according to the injected fluid. As the practice of emulsification of highly viscous liquids and liquids with high interfacial tension (i.e., systems dispersing 19 which are associated with a large expenditure of energy) shows, the production of highly dispersed emulsions requires repeated dispersion (redispersion), i.e. processing of these liquids in several stages (stages). The known extractor, having only one zone (the cavity of the diffuser) of the ultrasonic effect on the treated fluids, does not provide a highly dispersed emulsion at one time. (It should be noted that the effect of the ultrasonic floor on the treated fluids in this zone will be all the greater, the more dispersed the dispersed phase will flow here with a smaller characteristic average droplet diameter). The invention provides intensive disintegration of the dispersible liquid directly at its exit from the nozzle of the dispersing device (the first stage of ultrasonic action) with the formation of the developed surface of this liquid, which, in turn, causes its fragmentation (redispersion) to intensify in the second contact zone, in the diffuser zone stage of ultrasonic processing). In addition, the invention allows the use of dentary extractors with injection contact devices (using the effect of ultrasonic cleaning of the nozzle from sludge), for example, for processing contaminated systems containing suspended solids or other organic or inorganic inclusions: - in the uranium industry for the extraction of metals ; - in the coke industry during wastewater treatment; -in the chemical and pharmaceutical industry in the production of antibiotics; - in the chemical industry when carrying out solvent extraction processes, complicated by a chemical reaction, accompanied by precipitation. At present, in the industry, for working with contaminated systems and processing highly viscous liquids and liquids with high interfacial tension (i.e. liquids, for which large amounts of energy are required to disperse), devices of the type are used.

Недостатком этих экстракторов  вл етс  легка  засор емость, т.е. невозможность работать с загр зненными жидкост ми. В таких аппаратах удаление твердых частиц и других включений, осаждающихс  на поверхност х контактных элементов (цилинров ), производитс , как правило, при периодических (частых) остановках экстрактора и частичной или полной его разборке, что приводит к повышению расходов на эксплуатацию и уменьшению сроков межремонтного обслуживани .The disadvantage of these extractors is that they are easily clogged, i.e. inability to work with contaminated liquids. In such devices, the removal of solid particles and other inclusions deposited on the surfaces of contact elements (cylinders) is performed, as a rule, with periodic (frequent) shutdowns of the extractor and partial or complete disassembly, which leads to increased operating costs and reduced time between repairs. service.

Кроме того, эти аппараты при обработке жидкостей с большой энергией распада не обеспечивают достаточной интенсификации процесса экстракции , так как они работают в малоэффективном режиме взаимодействи  фаз-струйном.In addition, these devices when processing liquids with high decay energy do not provide a sufficient intensification of the extraction process, since they operate in an inefficient phase-jet interaction mode.

Изобретение дает возможность:The invention allows:

- обрабатывать за,гр зненные системы при непрерывной работе экстрактора , что, в свою очередь, позволит резко сократить расходы на ремонт и обслуживание аппарата;- process for dirty systems during the continuous operation of the extractor, which, in turn, will dramatically reduce the cost of repair and maintenance of the device;

- интенсифицировать процесс массообмена за счет создани  в аппарате высокоэффективного режима взаимодействи  фаз.- to intensify the process of mass transfer by creating in the apparatus a highly efficient mode of phase interaction.

Claims (1)

ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ЭКСТРАКТОР по авт. св. № 873514, о т л и ч a rout и й с я тем, что, с целью интенсификации процесса экстракции и расширения области применения, каждое сопло диспергирующего устройства снабжено цилиндрической вставкой, жестко соединенной с магнитострикци-: онным преобразователем ультразвуко-CENTRIFUGAL EXTRACTOR by ed. St. No. 873514, due to the fact that, in order to intensify the extraction process and expand the scope, each nozzle of the dispersing device is equipped with a cylindrical insert rigidly connected to a magnetostrictive ultrasonic transducer S U ...,1061319S U ..., 1061319 1 1061319 21 1061319 2