SU716564A1 - Mass exchanger - Google Patents

Description

1; ; ..one; ; ..

Изобретение относитс  к оборудованию дл  проведени , массообменных процессов химической технологии, преимущественно процессов жидкостной тонкослойной экстракции в центробежном поле.The invention relates to equipment for carrying out, mass transfer processes of chemical technology, mainly liquid thin-layer extraction processes in a centrifugal field.

Известны массообменные аппараты, предназначенные дл  тонкослойной экстракции в центробежном поле, снабженные г,ладкими либо цилиндрическими, либо коническими рабочими и разделительными вставками 1. В известных аналогах предложенного устройства при противотоке т жёлой и легкой жидкостей, зоны их смешени  )аЗделени  совмещены друг с другом, поскольку конструкци  всех рабочих и разделительных вставок не предусматривает чередовани  зон смешени  разделени . Это  вл етс  недостатком известных конструкций массообменных аппаратов, предназначенных дл  тонкослойной экстракции в центробежном поле , поскольку эффективность процесса экстракции определ етс  как числом последовательных извлечений, так и удельной поверхностью соприкосновени  двух фаз, завис щей от интенсивности их смешивани , и полнотой последующего разделени  двух фаз.Mass transfer devices are known for thin-layer extraction in a centrifugal field, equipped with, either well or cylindrical or conical working and separating inserts 1. In known analogues of the proposed device with countercurrent heavy and light liquids, their mixing zones) are divided with each other, since the design of all working and separation inserts does not allow for alternation of separation zones of separation. This is a disadvantage of the known mass transfer apparatus designs for thin-layer extraction in a centrifugal field, since the efficiency of the extraction process is determined by both the number of consecutive recoveries and the specific contact surface of two phases, depending on the intensity of their mixing, and the completeness of the subsequent separation of the two phases.

Аналогом аппарата по его назначению может служить «Противоточный экстрактор 2, снабженный пакетом конических вставок. Поскольку все вставки выполнены гладкими и имеют кольцевые зазоры только у вставкодержател , то зоны смешени  и разделени  двух жидкостей оказываютс  совмещенными друг с другом, что  вл етс  недостатком конструкций, снижающим эффективность процесса экстракции. Наиболее близким аналогом по конструкции  вл етс  «Сепаратор-очиститель дл  жидкости, который содержит вертикальный цилиндрический ротор с расположенными внутри rfero вставкбдержателём, с пакетом горизонтальных гофрированных вставок, выполненных с гофрировкой в меридиональном сечении, устройство дл  ввода исходных компонентов , расположенное в верхней части ротора , и устройство дл  вывода 1 3 . Однако в таком виде аппарат не может обеспечивать высокую производительность .проведени  массообменных процессов , имеет узкую область применени , в частности не может выполн ть функции экстрактора .An analogue of the apparatus for its intended purpose may be the “Countercurrent extractor 2, equipped with a package of conical inserts. Since all the inserts are made smooth and have annular gaps only at the insert holder, the mixing and separation zones of the two liquids are aligned with each other, which is a design drawback that reduces the efficiency of the extraction process. The closest analogue in construction is the Liquid Separator-Cleaner, which contains a vertical cylindrical rotor with rfero inserts inside, with a package of horizontal corrugated inserts made with corrugation in a meridional section, a device for introducing the initial components, located in the upper part of the rotor, and a device for outputting 1 3. However, in this form, the apparatus cannot provide high performance. Mass transfer processes, has a narrow scope, in particular, cannot perform the functions of an extractor.

Целью насто щего изобретени   вл етс  создание аппарата дл  проведени  массообменных процессов, преимущественно жидкостной экстракции, с вйсокой скоростью, обеспечивающей высокую производительность процесса, с высоким коэффициентом извлечени  целевого продукта, за счет организации многоступенчатого последовательного чередовани  зон смешени  и разделени  противотоков т желой и легкой жидкостей в каждом параллельно рабоуающем зазоре. The purpose of the present invention is to create an apparatus for carrying out mass transfer processes, mainly solvent extraction, at a high rate, providing high process efficiency, with a high recovery rate of the target product, by organizing multistage sequential alternation of mixing zones and separation of countercurrent heavy and light liquids each parallel to the working gap.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что массообменный аппарат, включающий вертикальный цилиндрический ротор с расположенным внутри него вставкодержателем, с пакетом горизонтальных гофрированных вставок, выполненных с гофрировкой в меридиональном сечении, устройство дл  ввода исходных компонентов, расположенное в верхней части ротора, и устройство дл  вывода легкой фазы, снабжен патрубком дл  вывода т желой фазы, расположенным в верхней части ротора, и кольцевой перегородкой, установленной на верхней вставке в центральной ее части, а нижн   вставка жестко соедйНёна свнешнейстенкой ротора и вставкодержателем . Кроме того, высота гофрировки больше рассто ни  между вставками . Гофрировка вставок выполнена трацецеидальной формы, при этом геометрические размеры гофр определ ютс  по формулеThe goal is achieved by the fact that a mass transfer apparatus, including a vertical cylindrical rotor with an insert holder located inside it, with a package of horizontal corrugated inserts made with a corrugation in the meridional section, a device for introducing initial components, located in the upper part of the rotor, and a device for outputting a light phase It is equipped with a nozzle for outputting a heavy phase, located in the upper part of the rotor, and an annular partition mounted on the upper insert in its central part , and the bottom insert is rigidly connected with the outer wall rotor and insert holder. In addition, the height of the corrugation is greater than the distance between the inserts. The corrugations of the inserts are made trazzeidalnogo form, while the geometrical dimensions of the corrugations are determined by the formula

В + rig«. B + rig “.

при г Д (высоты межвставочного зазора, рассчитываемой как дл  сепаратора-разделител  эмульсий), где Г -глубина гофрировки,when g D (height of interstitial gap, calculated as for separator-emulsion separator), where G is the depth of corrugation,

угол раствора гофрировки, В - ширина гофрировки, the angle of the corrugation solution, B - the width of the corrugation,

Гтп минимальный радиус вставок, %«- максимальный радиус вставок, п - необходимое число ступеней последовательного извлечени  и из услови  чтобы дл  каждой ступени гофрировкиThe gtr is the minimum insert radius,% "is the maximum insert radius, and n is the required number of steps for sequential extraction and from the condition for each corrugation step

где /coset - длина наклонного ребра гофрироки ,where / coset is the length of the inclined rib of the corrugated,

q -S межвставочный расход жидкости ,q -S inter-insertion flow rate,

Z ;- число вставок,Z; is the number of inserts,

г - средний радиус вставок, t - необходима  продолжительность каждого из последовательно идущих процессов разделени . Сущность изобретени  по сн етс  чертежом , где на фиг. 1 приведена принципи:альна  схема конструкции предлагаемого аппарата , на фиг. 2 - схема движени  т желой и легкой жидкостей в зазоре.g is the average insert radius, t is the duration of each of the successive separation processes. The invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows the principle: the schematic diagram of the design of the proposed apparatus, in FIG. 2 is a diagram of the movement of heavy and light liquids in the gap.

Массообменный аппарат содержит вертикальный цилиндрический ротор на валу I , полый вставкодержатель 2, проход щий через отверстие в крышке 3 ротора и установленный на днище 4, рабочие горизонтальные вставки 5 с отверсти ми 6 дл  подвода смеси жидкостей к межвставочным зазорам, верхнюю разделительную вставку 7, нижнюю разделительную вставку 8, жестко соединенную со стенкой крышки 3 ротора и вставкодержателем . В верхней части ротора расположено устройство дл  ввода исходных компонентов 9, устройство дл  вывода легкой фазы 10, устройство Дл  вывода т желой фазы 11. Горизонтальна  полка 12 вставкодержател  служит дл  подачи потока исходной смеси под нижнюю разделительную вставку; кольцева  перегородка 13, установленна  на верхней разделительной вставке в центральной ее части, предназначена дл  разделительного отвода т желого и легкого компонентов из зон разделени . При трапецеидальной форме гофрировки (рис. 2) зоны А между горизонтальными ступен ми служат дл  смещени  т желого и легкого компонентов, зоны Б между наклонными ступен ми - дл  разделени  противотоков двух компонентов.The mass transfer apparatus contains a vertical cylindrical rotor on the shaft I, a hollow insert holder 2 passing through the opening in the rotor cover 3 and mounted on the bottom 4, working horizontal inserts 5 with openings 6 for supplying a mixture of liquids to the interstitial gaps, the upper separating insert 7, the lower separating insert 8, rigidly connected to the wall of the cover 3 of the rotor and insert the holder. In the upper part of the rotor, there is a device for introducing the initial components 9, a device for outputting the light phase 10, a device for outputting the heavy phase 11. The horizontal shelf 12 of the insert holder serves to feed the feed mixture below the lower separating insert; an annular partition 13, mounted on the upper separating insert in its central part, is intended for separating the heavy and light components from the separation zones. With trapezoidal corrugation (Fig. 2), zones A between horizontal steps serve to shift the heavy and light components, and zone B between inclined steps to separate the countercurrents of the two components.

Аппарат работает следующим образом.The device works as follows.

Смесь т желой и легкой жидкостей, одна из которых содержит подлежащий извлечению другой жидкостью компонент, подаетс  сверху внутрь вставкодержател  2, затем поступает в полость между днищем ротора 4 и горизонтальной полкой 12 вставкодержател  и далее с периферии ротора под нижнюю разделительную вставку 8. Попада  последовательно в отверсти  6 во вставках, смесь жидкостей подни.маетс51 вверх, одновременно распредел  сь по межтарелочным зазорам. В каждом з зоре т жела  жидкость с примесью легкой течет в одну сторону от отверсти  (от оси вращени ) и из нее выдел етс  легка  жидкость, котора  устре Мл етс  ей навстречу, образу  противоток в зазоре. Легка  жидкость с примесью т желой течет в другую сторону от отверсти  (к оси вращени ) и из нее выдел етс  т жела  жидкость, котора  устремл етс  навстречу легкой, образу  противоток в зазоре.A mixture of heavy and light liquids, one of which contains a component to be removed by another liquid, is fed from the top to the inside of the insert holder 2, then enters the cavity between the bottom of the rotor 4 and the horizontal shelf 12 of the insert holder and then from the periphery of the rotor under the lower separating insert 8. the holes 6 in the inserts, the mixture of liquids rises51 upwards, at the same time spreading over the inter-gaps. In each hole, a heavy liquid with an admixture of light flows in one direction from the orifice (from the axis of rotation) and a light liquid is released from it, which runs out towards it, forming a countercurrent in the gap. A light liquid with a heavy impurity flows in the opposite direction from the aperture (to the axis of rotation) and a heavy liquid is released from it, which rushes towards the light, forming a counter-current in the gap.

Причем в каждом межвставочном зазоре образуетс  столько зон смешени  противотоков , сколько и.меетс  горизонтальных ступеней в зазоре между двум  вставками (фиг. 2), которые чередуютс  с таким же количеством зон разделени , образующихс  в наклонных ступен х гофрировки.Moreover, in each interstitial gap, there are as many mixing zones of counterflows as there are horizontal stages in the gap between the two inserts (Fig. 2), which alternate with the same number of division zones formed in the inclined corrugation steps.

Claims (3)

Организаци  последовательного чередовани  зон смещени  и разделени  двух жидкостей в параллельно работающих зазорах позвол ет в общей сложности использовать дл  проведени  процесса n«Z извлечений целевого продукта. Предлагаемый аппарат отличаетс  от прототипа р дом конструктивных изменений, которые ранее не встречались в конструкци х массообменных аппаратов , предназначенных преимущественно дл  тонкослойной экстракции в центробежном поле , и которые позвол ют при сохранении простоты конструкции в целом расширить ее применение, в частности осуществл ть процесс жидкостной экстракции с высокой скоростью и высоким коэффициентом извлечени , определ емым числом последовательных чередований ступеней смешени  и разделени  противотоков в каждом зазоре, равным числу ступеней гофрировки на каждой вставке, так что технологические показатели процесса полностью регулируемы и определ ютс  конструктивными элементами аппарата , а расчет которых закладываютс  основные требовани  к результатам процесса. Формула изобретени  I. Массообменный аппарат, преимущественно дл  процессов экстракции, включающий вертикальный цилиндрический ротор, и расположенный внутри него вставкодержатель с пакетом горизонтальных гофрированных вставок, выполненных с гофрировкой в меридианальном сечении, устройство дл  ввода исходных компонентов, расположенное в верхней части ротора, и устройство дл  вывода легкой фазы, отличающийс  тем, что с целью повышени  эффективности процесса за счет организации многоступенчатого чередовани  зон смешени  и разделени , он снабжен патрубком дл  вывода т желой фазы, расположенным в верхней части ротора , кольцевой перегородкой, установленной на верхней вставке в центральной ее части , вставки выполнены трапецеидальной формы, а нижн   вставка жестко соединена с внешней стенкой ротора и вставкодержателем . 2. Аппарат по п. 1, отличающийс  тем, что высота гофрировки больше рассто ни  между вставками. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Шкоропад Д. Е. и Лысковцов И. В. Центробежные жидкостные экстракторы, М., Машиностроение, 1962. The organization of the sequential alternation of zones of displacement and separation of two liquids in parallel operating gaps makes it possible in total to use the n product to extract the desired product. The proposed apparatus differs from the prototype in a number of design changes that have not previously been encountered in the structures of mass transfer apparatus designed primarily for thin-layer extraction in a centrifugal field, and which, while maintaining the simplicity of the design, generally expand its application, in particular, the liquid extraction process. with high speed and high recovery rate determined by the number of consecutive alternations of mixing steps and separation of counter currents in each s a setting equal to the number of corrugations on each insert, so that the technological parameters of the process are fully adjustable and determined by the structural elements of the apparatus, and the calculation of which lays down the basic requirements for the results of the process. Claim I. The mass transfer apparatus, mainly for extraction processes, includes a vertical cylindrical rotor, and an insert holder located inside it with a package of horizontal corrugated inserts made with a corrugation in the meridional section, an input device for the initial components, located at the top of the rotor, and phase of the light phase, characterized in that in order to increase the efficiency of the process by organizing a multistage alternation of mixing zones and and it is provided with nozzle for outputting the heavy phase located in the upper part of the rotor, an annular partition installed in the upper inset in a central portion thereof, the insert made of trapezoidal shape, and the lower insert is rigidly connected to the outer wall of the rotor and vstavkoderzhatelem. 2. An apparatus according to claim 1, characterized in that the height of the corrugation is greater than the distance between the inserts. Sources of information taken into account in the examination 1.Shkoropad D.Ye. and Lyskovtsov I.V. Centrifugal liquid extractors, M., Mashinostroenie, 1962. 2.Патент США № 2731331, кл. 23-270.5 17.01.56. 2. US patent number 2731331, cl. 23-270.5 01.17.56. 3.Авторское свидетельство СССР № 188206, кл. В 04 в 3/12 1966 (прототип).3. USSR author's certificate number 188206, cl. At 04/3/12 1966 (prototype). ;:г;/ - ; -- : ;.- ;: g; / -; -:; .- ,| . 671564 -Ъ , | . 671564-b ., .- . H J-jvJ fe4| ,;.  ., .-. H J-jvJ fe4 | ,; , ,,.-.- -..-..-. ... j, ,,.-.- -..-..-. ... j