КОНТАКТОР ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ЖИДКОСТНЫЙ

Полезная модель - контактор центробежный жидкостный относится к конструкциям массообменных аппаратов центробежного типа и может быть использован для разделения, концентрирования жидких смесей и жидкостной экстракции в различных отраслях промышленности.
Прототипом является центробежный аппарат для контактирования жидкостей (а.с. №1327906, B01D 11/04, 1987 г.), содержащий корпус с устройствами ввода и вывода фаз, ротор, выполненный в виде пакета коаксиально установленных перфорированных цилиндров с соплами, дефлекторы, установленные между перфорированными цилиндрами с зазором относительно сопел и цилиндров, величина которых составляет более половины радиуса соплового отверстия, которые выполнены перфорированными с диаметром отверстий менее диаметра сопловых отверстий и дефлекторы выполнены сетчатыми.
Недостатками являются: неравномерность нагрузки коаксиальных цилиндров в направлении радиуса ротора, неэффективное использование внутрироторного пространства, невозможность изменения времени контакта фаз.
Задачей полезной модели является повышение равномерности нагрузки коаксиальных цилиндров в направлении радиуса ротора, повышение эффективности использования внутрироторного пространства, изменение времени контакта фаз.
Техническая задача решается тем, что в контакторе центробежном жидкостном, содержащем корпус с устройствами ввода и вывода фаз, ротор, выполненный в виде пакета коаксиально установленных цилиндров с соплами, корпус снабжен дефлекторами, установленными между цилиндрами с зазорами относительно сопел и цилиндров, величина которых составляет более половины радиуса соплового отверстия, дефлекторы выполнены сетчатыми, а также перфорированными с диаметром отверстий менее диаметра сопловых отверстий, согласно полезной модели цилиндры выполнены цельнокорпусными, их высота изменяется в направлении радиуса ротора в соответствии с интенсивностью центробежного поля, цилиндры изготовлены с соплами, с кольцевыми перегородками, переливными отверстиями и снабжены отсосными устройствами, подвижно закрепленными на корпусе, сопла тангенциально установлены в радиальном направлении, узел ввода фаз выполнен в виде шнекового смесителя, установленного по оси вращения ротора, а шнековый смеситель выполнен из цилиндрического патрубка и шнека.
На фиг.1 представлена принципиальная схема контактора центробежного жидкостного.
Контактор центробежный жидкостный состоит из корпуса 1, ротора 2 с коаксиальными цилиндрами 3, кольцевыми перегородками 4 и радиально направленными соплами 5. Коаксиальные цилиндры 3 и кольцевые перегородки 4 имеют сливные отверстия 6 и 7. В сливные отверстия коаксиальных цилиндров для легкой фазы установлены резьбовые трубки 8. Аппарат снабжен отсосными устройствами 9, установленными подвижно на корпусе 1. Корпус 1 имеет сливной штуцер 10. Узел ввода состоит из цилиндрического патрубка 11 и шнека 12, установленными по оси вращения ротора 2 и образуют шнековый смеситель. Шнек закреплен на валу 13, а патрубок 11 - на корпусе 1. Цилиндрический патрубок 11 снабжен штуцерами 14 и 15. Кольцевые перегородки 4 образуют во внутренней полости коаксиальных цилиндров кольцевые камеры 16 и 17 для отбора жидкостей с коаксиальных цилиндров 3.
Аппарат работает следующим образом. Перед началом работы устанавливаются заданный режим процесса экстракции путем регулировки положения отсосных устройств и резьбовых трубок. Жидкие фазы раздельно подаются в неподвижный патрубок через штуцера и при прохождении жидкостей в зоне вращающегося шнека интенсивно перемешиваются и сливаются, на первый от оси вращения, коаксиальный цилиндр. Под действием центробежных сил смесь движется к сливным устройствам и одновременно расслаивается. Легкая фаза образует внутреннее жидкостное кольцо, а тяжелая фаза образует периферийное жидкостное кольцо. Легкая фаза переливается через резьбовые трубки, а тяжелая фаза через отверстия в коаксиальных цилиндрах, затем они попадают в радиально направленные сопла, где снова перемешиваются. Направления движения потоков в коаксиальных цилиндрах указаны стрелками на фиг.1.
1
1
i
i
По мере поступления жидкостной смеси внутренняя полость переполняется и происходит перелив легкой фазы через резьбовую втулку, тяжелой фазы через отверстия в коаксиальном цилиндре. Обе фазы раздельно попадают в тангенциально направленные радиальные сопла, где они снова смешиваются. Далее смесь поступает на последующий коаксиальный цилиндр. Цикл повторяется также на последующих коаксиальных цилиндрах. С последнего периферийного цилиндра жидкие фазы удаляются из аппарата отсосными устройствами. При необходимости слива из аппарата жидкостей предусмотрен в корпусе сливной штуцер. Для увеличения времени контакта фаз одну из фаз подают с периферийного коаксиального цилиндра через отсосное устройство на центральный, первый от оси коаксиальный цилиндр. При необходимости рециркуляции обеих фаз на первый от оси (центральный) коаксиальный цилиндр подаются обе фазы или части их и осуществляется режим рециркуляции. Данный режим осуществляется по замкнутому циклу без подачи смеси из шнекового смесителя или подачей одной из фаз (растворителя) с меньшим ее объемом. При полностью замкнутом цикле процесс экстракции осуществляется по заданному времени контакта фаз. Для улучшения массообмена одну из фаз частично подают на последующие коаксиальные цилиндры. Все сливные устройства выполнены с учетом расхода фаз по отдельным элементам и изменения интенсивности центробежного поля в направлении радиуса аппарата. Высота коаксиальных цилиндров и расстояния между ними в направлении радиуса ротора, например, изменяется обратно пропорционально величины центробежного ускорения на соответствующем цилиндре: , где H и R - высота и радиус центрального (первого от оси коаксиального цилиндра); H - высота рассчитываемого коаксиального цилиндра на R радиусе.
Использование полезной модели устраняет такие недостатки, как:
- неравномерность нагрузки коаксиальных цилиндров в направлении ротора;
- не эффективное использование внутрироторного пространства;
- невозможность изменения времени контакта фаз.
В прототипе используется плоскоцилиндрический ротор, который имеет свои особенности по сравнению с гравитационными аппаратами:
- увеличение площади контакта фаз по направлению от центра к периферии и увеличение интенсивности центробежного поля по направлению радиуса ротора;
- не использование центральной части ротора (около оси) для установки контактных элементов из-за малых центробежных сил.
В полезной модели профилирование ротора и соответственное уменьшение высоты цилиндров по направлению радиуса мы имеем одинаковую поверхность контакта и интенсивность массообмена. Это дает уменьшение габаритов, повышение массообмена и более эффективное использование внутрироторного пространства, что обеспечивается установкой шнекового смесителя по оси вращения ротора, многократным редиспергированием и зигзагообразным движением контактирующих жидкостей в направлении радиуса ротора.