SU827104A1 - Rotor disc extractor - Google Patents

Description

Изобретение относится к области химического машиностроения, в частности к роторно-дисковым массообменным аппаратам для проведения экстракции в системе «жидкость—жидкость».The invention relates to the field of chemical engineering, in particular to rotary-disk mass transfer apparatus for carrying out extraction in the liquid-liquid system.

Известен роторно-дисковый экстрактор, в котором диспергирующие диски закреплены на вращающемся валу и чередуются с неподвижными горизонтальными кольцевыми перегородками [1].Known rotary disk extractor in which dispersing discs are mounted on a rotating shaft and alternate with fixed horizontal annular partitions [1].

Ввиду постоянства геометрических форм в известных конструкциях область их эффективного использования ограничена, что обусловливается большим влиянием физических свойств обрабатываемых систем.Due to the constancy of geometric shapes in known designs, the area of their effective use is limited, which is due to the large influence of the physical properties of the processed systems.

Недостатком известного устройства является однозначно детерминированное конструкцией и физическими свойствами жидких фаз продольное перемешивание, степень рециркуляции жидкостей в ступени, что в ряде случаев приводит к увеличению величины эквивалентной теоретической ступени (ВЭТС), ухудшает массообмен и вызывает дополнительные энергетические затраты.A disadvantage of the known device is the longitudinal mixing uniquely determined by the design and physical properties of the liquid phases, the degree of recirculation of liquids in the stage, which in some cases leads to an increase in the equivalent theoretical stage (VETS), impairs mass transfer and causes additional energy costs.

Цель изобретения — устранение указанных недостатков и интенсификация процесса массообмена за счет продольного перемешивания фаз.The purpose of the invention is the elimination of these disadvantages and the intensification of the process of mass transfer due to longitudinal mixing of the phases.

Это достигается тем, что экстрактор снабжен цилиндрическими втулками, рас2 положенными соосно на валу, установленному с возможностью возвратно-поступательного движения, при этом диспергирующие диски закреплены между торцами ци5 линдрических втулок и выполнены с радиальными прорезями.This is achieved by the fact that the extractor is equipped with cylindrical bushings arranged coaxially on a shaft mounted with the possibility of reciprocating motion, while the dispersing disks are fixed between the ends of the cylindrical bushings and are made with radial slots.

На фиг. 1 изображен экстрактор, общий вид; на фиг. 2 — вид диспергирующего диска; на фиг. 3 — узел А фиг. 1.In FIG. 1 shows an extractor, general view; in FIG. 2 is a view of a dispersing disk; in FIG. 3 - node A of FIG. one.

Аппарат состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1, верхней и нижней крышек 2 с размещенными на них патрубками 3 и 4 для подвода и отвода легкой фазы и патрубки 5 и 6 подвода и отвода тяжелой фазы, вращающийся вал 7, проходящий по оси колонны, который крепится в нижней и верхней опорах 8 и 9.The apparatus consists of a vertical cylindrical body 1, upper and lower covers 2 with nozzles 3 and 4 placed on them for supplying and discharging a light phase and nozzles 5 and 6 for supplying and discharging a heavy phase, a rotating shaft 7 passing along the axis of the column, which is mounted in lower and upper supports 8 and 9.

Вал 7 имеет ряд проточек 10 с коническими поверхностями. На вал 7 по посадке 20 скольжения одеваются втулки 11, торцевые поверхности которых выполнены коническими. Проворот втулок относительно вала исключается наличием штифтов 12, входящих в продольные пазы 13 втулок 11.The shaft 7 has a number of grooves 10 with conical surfaces. On the shaft 7 along the landing 20 of the sliding sleeve dress 11, the end surfaces of which are made conical. The rotation of the bushings relative to the shaft is eliminated by the presence of pins 12 included in the longitudinal grooves 13 of the bushings 11.

Вал 7 относительно втулки 11 обладает свободой перемещения в осевом направлении. Втулки 11 относительно корпуса такой свободой не обладают вследствие закрепления их в подшипниках опор 8 и 9.The shaft 7 relative to the sleeve 11 has freedom of movement in the axial direction. The bushings 11 relative to the housing do not possess such freedom due to their fixing in bearings of bearings 8 and 9.

В проточках на валу 7 между конически827104In the grooves on the shaft 7 between the conically 827104

Ми кромками соседних втулок 11 за счет защемления укреплены диспергирующие диски 14 (фиг. 2). Диспергирующие диски 14, которые выполнены из листового металла, имеют ряд радиальных прорезей 15, имеющих выход на внутренний диаметр диска (открытые прорези), а также радиальные прорези 16 (закрытые прорези), служащие для уменьшения жесткости секторов, образованных прорезями 15. Такое исполнение диспергирующих дисков 14 позволяет путем относительного перемещения вала 7 вверх или вниз изменять форму поверхности диспергирующих дисков 14 от плоской до конусной, с прямой или обратной конусностью соответственно.By the edges of adjacent bushings 11, dispersing disks 14 are strengthened due to pinching (Fig. 2). Dispersing disks 14, which are made of sheet metal, have a series of radial slots 15 having an exit to the inner diameter of the disk (open slots), as well as radial slots 16 (closed slots), which serve to reduce the stiffness of the sectors formed by the slots 15. This embodiment of dispersing of disks 14 allows, by relative movement of the shaft 7 up or down, to change the surface shape of the dispersing disks 14 from flat to conical, with forward or reverse taper, respectively.

Кроме того, наличие радиальных прорезей на диспергирующем диске позволяет интенсифицировать процесс поперечного перемешивания за счет захвата прорезями легкой и тяжелой фаз.In addition, the presence of radial slots on the dispersing disk makes it possible to intensify the process of transverse mixing due to the capture of light and heavy phases by the slots.

Объем экстрактора секционирован по высоте неподвижными горизонтальными кольцевыми перегородками 17. В месте выхода вала 7 верхняя крышка 2 снабжена сальником 18.The volume of the extractor is height-partitioned by stationary horizontal annular partitions 17. In the place of output of the shaft 7, the upper cover 2 is equipped with an oil seal 18.

Экстрактор работает следующим образом.The extractor works as follows.

Тяжелая фаза (например, ортонитрохлорбензол) через патрубок 5 поступает в верхнюю часть экстрактора. Легкая фаза (например, воды аммонилиза с ортонитроанилином) подается через патрубок 3 и поднимается противоточно движению тяжелой фазы за счет разности плотностей.The heavy phase (for example, orthonitrochlorobenzene) through the pipe 5 enters the upper part of the extractor. The light phase (for example, ammonylation water with orthonitroaniline) is supplied through pipe 3 and rises countercurrently to the movement of the heavy phase due to the difference in densities.

Под действием вращательного движения диспергирующих дисков 14 в пределах каждой ступени контакта возникает вихревое движение обеих фаз. При этом наблюдается как образование рецикла обеих фаз, так и проскок жидкости в следующие ступени. Соотношение рецикла и проскока определяется конструктивными особенностями аппарата, так и физическими характеристиками фаз. Для уменьшения проскока, например, при существенном отличии плот“ . -Л. i -Jibk.Under the action of the rotational motion of the dispersing disks 14 within each contact step, a vortex motion of both phases occurs. In this case, both the formation of a recycle of both phases and the breakthrough of the liquid in the following steps are observed. The ratio of recycle and breakthrough is determined by the design features of the apparatus and the physical characteristics of the phases. To reduce the slip, for example, with a significant difference raft. " -L. i -Jibk.

ностей фаз путем перемещения вала 7 относительно втулок 11, создают конусную поверхность диспергирующих дисков, с прямой или обратной конусностью в зави5 симости от того, является дисперсной фазой легкая или тяжелая. Капли дисперсной фазы, попав на конусную поверхность вращающегося диска, отбрасываются обратно, увеличивая степень рециркуляции и тем 10 самым величину межфазной поверхности и удерживающую способность аппарата.phase by moving the shaft 7 relative to the sleeves 11, create a conical surface of the dispersing discs, with direct or inverse taper, depending on whether the dispersed phase is light or heavy. The droplets of the dispersed phase, having fallen on the conical surface of the rotating disk, are thrown back, increasing the degree of recirculation and thereby the size of the interphase surface and the holding capacity of the apparatus.

В случае малой разности плотностей контактирующих фаз для снижения времени пребывания дисперсной фазы в аппара15 те и предотвращения захлебывания колонны необходимо уменьшить величину рецикла по ступеням. Это достигается созданием такой конусности диспергирующих дисков 14, которая способствовала бы отбра20 сыванию капель дисперсной фазы по ходу ее движения в колонне, т. е. если дисперсной фазой является легкая — обратная конусности, если тяжелая — прямой конусности.In the case of a small difference in the densities of the contacting phases, in order to reduce the residence time of the dispersed phase in the apparatus15 and to prevent flooding of the column, it is necessary to reduce the recycle value in steps. This is achieved by creating such a conicity of the dispersing disks 14, which would contribute to the rejection of droplets of the dispersed phase in the direction of its movement in the column, i.e., if the dispersed phase is light - inverse taper, if heavy - direct taper.

Claims (1)

Ми Кромками соседних втулок 11 за счет защемлени  укреплены диспергирующие диски 14 (фиг. 2). Диспергирующие диски 14, которые выполнены из листового металла, имеют р д радиальных прорезей 15, имеющих выход на внутренний диаметр диска (открытые прорези), а также радиальные прорези 16 (закрытые прорези), служащие дл  уменьщени  жесткости секторов, образованных прорез ми 15. Такое исполнение диспергирующих дисков 14 позвол ет путем относительного перемещени  вала 7 вверх или вниз измен ть форму поверхности диспергирующих дисков 14 от плоской до конусной, с пр мой или обратной конусностью соответственно. Кроме того, наличие радиальных прорезей на диспергирующем диске позвол ет интенсифицировать процесс поперечного перемещивани  за счет захвата прорез ми легкой и т желой фаз. Объем экстрактора секционирован по высоте неподвижными горизонтальными кольцевыми перегородками 17. В месте выхода вала 7 верхн   крыщка 2 снабжена сальником 18. Экстрактор работает следующим образом . Т жела  фаза (например, ортонитрохлорбензол ) через патрубок 5 поступает в верхнюю часть экстрактора. Легка  фаза (например , воды аммонилиза с ортонитроанилином ) подаетс  через патрубок 3 и поднимаетс  противоточно движению фазы за счет разности плотностей. Под действием вращательного движени  диспергирующих дисков 14 в пределах каждой ступени контакта возникает вихревое движение обеих фаз. При этом наблюдаетс  как образование рецикла обеих фаз, так и проскок жидкости в следующие ступени . Соотнощение рецикла и проскока определ етс  конструктивными особенност ми аппарата, так и физическими характеристиками фаз. Дл  уменьщени  проскока, например, при существенном отличии плот4 . , „,, г ,:iSk.. ностей фаз путем перемещени  вала 7 относительно втулок 11, создают конусную поверхность диспергирующих дисков, с пр мой или обратной конусностью в зависимости от того,  вл етс  дисперсной фазой легка  или т жела . Капли дисперсной фазы, попав на конусную поверхность вращающегос  диска, отбрасываютс  обратно, увеличива  степень рециркул ции и тем самым величину межфазной поверхности и удерживающую способность аппарата. В случае малой разности плотностей контактирующих фаз дл  снижени  времени пребывани  дисперсной фазы в аппарате и предотвращени  захлебывани  колонны необходимо уменьщить величину рецикла по ступен м. Это достигаетс  созданием такой конусности диспергирующих дисков 14, котора  способствовала бы отбрасыванию капель дисперсной фазы по ходу ее движени  в колонне, т. е. если дисперсной фазой  вл етс  легка  - обратна  конусности , если т жела  - пр мой конусности . Формула изобретени  Роторно-дисковый экстрактор, включающий вертикальный цилиндрический корпус, неподвижные горизонтальные кольцевые перегородки, коаксиально расположенный вал с закрепленными на нем диспергирующими дисками, отличающийс  тем, что, с целью интенсификации процесса массообмена за счет изменени  величины продольного перемещивани , экстрактор снабжен цилиндрическими втулками, расположенными соосно валу, установленному с возможностью возвратно-поступательного движени , при этом диспергирующие диски закреплены между торцами цилиндрических втулок и выполнены с радиальными прорез ми. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1- Авторское свидетельство СССР № 240672, кл. В 01D 11/04, 1.04.69.Mi Edges neighboring sleeves 11 due to pinching reinforced dispersing disks 14 (Fig. 2). Dispersing disks 14, which are made of sheet metal, have a series of radial slots 15 having an exit to the inner diameter of the disk (open slots), as well as radial slots 16 (closed slots), which serve to reduce the rigidity of the sectors formed by the slots 15. Such The design of the dispersing discs 14 allows, by relative movement of the shaft 7 up or down, to change the shape of the surface of the dispersing discs 14 from flat to tapered, with direct or reverse taper, respectively. In addition, the presence of radial slits on the dispersing disc allows to intensify the process of transverse movement due to the capture of the light and heavy phases by the slits. The volume of the extractor is partitioned in height by fixed horizontal ring partitions 17. At the exit of the shaft 7, the upper lid 2 is provided with an epiploon 18. The extractor works as follows. The heavy phase (for example, ortonitrochlorobenzene) through the nozzle 5 enters the top of the extractor. A light phase (e.g., ammonium water with ortonitroaniline) is supplied through the nozzle 3 and rises countercurrently to the phase movement due to the difference in density. Under the action of the rotational movement of the dispersing discs 14, a vortex motion of both phases occurs within each contact stage. In this case, both the formation of the recycling of both phases and the leakage of fluid into the next stages are observed. The ratio of recycle and overshoot is determined by the design features of the apparatus and the physical characteristics of the phases. To reduce the breakthrough, for example, with a significant difference between the raft4. The phase phases, by moving the shaft 7 relative to the sleeves 11, create a conical surface of the dispersing discs, with a direct or reverse taper, depending on whether the dispersed phase is light or heavy. The droplets of the dispersed phase, falling on the conical surface of the rotating disk, are rejected back, increasing the degree of recirculation and, thus, the value of the interfacial surface and the holding capacity of the apparatus. In the case of a small difference in the densities of the contacting phases, in order to reduce the residence time of the dispersed phase in the apparatus and to prevent flooding of the column, it is necessary to reduce the amount of recycle in steps. This is achieved by creating such a taper of the dispersing discs 14 that would cause the droplets of the dispersed phase to drop as the column moves. i.e., if the dispersed phase is light, the reverse of the taper, and if m is the direct taper. The invention includes a rotary disk extractor comprising a vertical cylindrical body, stationary horizontal annular partitions, a coaxially located shaft with dispersing disks fixed on it, characterized in that, in order to intensify the mass exchange process by changing the magnitude of the longitudinal displacement, the extractor is equipped with cylindrical bushings coaxially with the shaft mounted for reciprocating motion, with the dispersing discs being fixed between at the ends of cylindrical bushings and formed with radial slits. Sources of information taken into account in the examination of 1- USSR Copyright Certificate № 240672, cl. On 01D 11/04, 1.04.69. 0l/l.J0l / l.J /S/ S ffffff f4.f4. Фаг.Phage.