Результат интеллектуальной деятельности: ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ЭКСТРАКТОР

Изобретение относится к химической аппаратуре жидкостной экстракции, предназначенной для работы с растворами, содержащими твердые примеси, в частности к центробежным экстракторам с непрерывным выводом осадка, и может быть использовано в гидрометаллургической, радиохимической, пищевой, химической, а также в атомной промышленности для экстракции растворов с твердыми примесями и осветления суспензии.

При переработке сырья и оборотов производства в урановой промышленности проводится растворение твердой составляющей и перевод урана в раствор в виде химических соединений с последующей избирательной очисткой урана от примесей на экстракционных аппаратах различного типа (колонного типа, ящичного типа, центробежные).

Основным требованием, предъявляемым к работе центробежных экстракторов, является повышение извлечения основного продукта и повышение интенсивности вывода осадков из экстрактора. Эта задача решается в основном за счет улучшения конструкции гидрозатвора.

Известен центробежный экстрактор [1], взятый в качестве аналога, который включает в себя привод, опору, вал, корпус со смесительной камерой и камерами вывода фаз, конический ротор с камерой разделения, транспортирующим устройством, гидрозатвором, выполненным в виде кольца и обечайки, жестко закрепленных соответственно на валу и опоре, причем обечайка размещена между кольцом и крышкой ротора. Данная конструкция имеет ряд существенных недостатков. То что гидрозатвор выполнен в виде кольца и обечайки, жестко закрепленных на валу и опоре, затрудняет вывод твердых частиц. А также разделение вывода тяжелой фракции на два потока также затрудняет вывод твердых частиц через зазор между валом и обечайкой.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является центробежный экстрактор [2] , который включает привод, опору, корпус со смесительной камерой и камерами вывода фаз, ротор с камерами разделения, транспортирующим устройством, гидрозатвором с крышкой, подвижным и неподвижным элементами, трубками для вывода легкой фазы, при этом неподвижный элемент гидрозатвора выполнен в виде перфорированного горизонтального диска с отверстиями и жестко связан с распределителем. При работе экстрактора подвижный диск жестко связан с неподвижным диском и распределителем и также вращается со всей этой системой, не создавая в гидрозатворе никаких турбулизирующих потоков. Это устройство не позволяет осуществить вывод осадка из ротора и гидрозатвора экстрактора.

Задачей настоящего изобретения является создание центробежного экстрактора, обладающего улучшенными характеристиками.

В результате решения данной задачи реализуются новые технические результаты, заключающиеся в интенсивности вывода осадка из гидрозатвора, повышение коэффициента извлечения основного продукта, увеличение производительности аппарата.

Данные технические результаты достигаются тем, что в центробежном экстракторе, включающем привод, опору, корпус со смесительной камерой и камерами вывода фаз, ротор с камерами разделения, транспортирующим устройством, гидрозатвором с крышкой, подвижным и неподвижным элементом, трубками для вывода легкой фазы, неподвижный элемент выполнен в виде перфорированного горизонтального диска с отверстиями и установлен с зазорами между крышкой и подвижным элементом гидрозатвора, причем отверстия неподвижного элемента расположены концентрически по радиусу диска, а зазоры между крышкой, неподвижным и подвижным элементами гидрозатвора выбираются в пределах 0,5≤ρ≥1 мм.

Отличительная особенность описываемого изобретения состоит в том, что неподвижный элемент гидрозатвора выполнен в виде горизонтального перфорированного диска с отверстиями, расположенными концентрически по радиусу диска, а зазоры между крышкой, неподвижным и подвижным элементами гидрозатвора выбираются в пределах 0,5≤ρ≥1 мм. Совокупность данных признаков позволит выравнить давления над и под неподвижным диском в гидрозатворе, за счет минимизации зазоров создать мощную турбулентность потока, которая равномерно взмучивает жидкость, чтобы не дать осесть осадку в этой зоне, а наиболее эффективно вынести осадки из аппарата. Так как сопротивление трению жидкости о поверхности неподвижного горизонтального диска в известных конструкциях вызывает ее разогрев, а также вследствие наличия осадка на валу двигателя происходит увеличение потребляемой мощности, то наличие перфорации на нем снижает силы трения и повышает коэффициент экстрагирования, что исключает отложение осадка в этой зоне, а значит позволяет понизить потребляемую мощность. Кроме того, конструкции известных экстракторов забиваются осадком, вследствие чего приходится не реже 1 раза в месяц останавливать экстрактор, разбирать его и промывать в азотно-кислом растворе. При остановках экстрактора с целью исключения его забивания осадки моются и выбрасываются вместе с оставшимся там большим количеством основного продукта. Наличие горизонтального перфорированного диска позволяет исключить наличие осадка в данной зоне, за счет чего увеличивается время непрерывной работы экстрактора и повышается коэффициент извлечения основного продукта. Повышается надежность работы экстрактора, так как исключается балансировка после сборки-разборки. Увеличивается производительность работы экстрактора за счет увеличения времени непрерывной его работы. Выполнение отверстий неподвижного элемента концентрически по радиусу диска позволяет равномерно взмучивать осадок и улучшает технологичность изготовления экстрактора. Зазоры между крышкой, подвижным и неподвижным элементами гидрозатвора выбираются в пределах 0,5≤ρ≥1 мм, так как при большем зазоре будет ухудшена турбулизация потока, а при меньшем зазоре невозможна сборка экстрактора, одна деталь будет задевать за другую.

На фиг.1 схематически изображен центробежный экстрактор; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Экстрактор состоит из корпуса 1 со смесительной камерой 2, камерами сбора тяжелой 3 и легкой 4 фаз, входными 5 и выходными 6 патрубками. На вращающемся валу 7 привода 8 закреплен ротор 9 с мешалкой 10, транспортирующим устройством 11, крестовиной 13, диском 14, жестко закрепленным на валу и образующим с корпусом ротора зазор гидрозатвора 15.

В гидрозатворе расположен неподвижный элемент 16, который жестко закреплен на неподвижной опоре 17 и разделяет гидрозатвор на две части. Гидрозатвор сверху закрыт крышкой 18. Неподвижный диск размещен между диском, закрепленным на валу и крышкой гидрозатвора с переливом 19. Трубки вставлены в резьбовое отверствие в роторе и могут меняться в зависимости от перелива 20 легкой фазы.

Экстрактор работает следующим образом.

Исходные растворы по входным патрубкам 5 попадают в смесительную камеру 2, где они перемешиваются мешалкой 10 и образовавшаяся эмульсия подается транспортирующим устройством 11 в ротор 9. Под действием центробежной силы эмульсия в роторе расслаивается на составные фазы, контактирующие по цилиндрической границе раздела фаз с радиусом, меньшим наружного радиуса диска 14. Легкая фаза через перелив 20 по трубкам 13 выводится из ротора 9 в камеру 4 сбора и по патрубкам 6 выводится из аппарата. Осадок под действием центробежной силы транспортируется по конусным стенкам ротора через зазор диска 14 к перфорированному диску 16 в гидрозатворе 15, где, благодаря отверстиям 21 на перфорированном диске 16, за счет турбулентного завихрения потока взмучивается, переходит по взвешенное состояние и транспортируется далее вместе с тяжелой фазой через гидрозатвор 15 и перелив 19 на выход из аппарата.

В настоящее время на предприятии проводятся испытания центробежного экстрактора, которые показывают, что данная конструкция работает без зачистки на порядок выше конструкций известных технических решений.

Источники информации:
1. Авт. св. 1679694 от 06.07.80, В 01 D 11/04, "Центробежный экстрактор" авторов Скачкова B.C. и др.

2. Авт. св. 1825641 от 28.01.91, В 01 D 11/04, "Центробежный экстрактор" авторов Федорова Ю.А. и др.