аппарат для разделения веществ с помощью жидких мембран
Классы МПК: | B01D61/38 разделение с помощью жидкофазных мембран B01D63/00 Устройства вообще, предназначенные для процессов разделения с помощью полупроницаемых мембран |
Автор(ы): | Костанян А.Е. |
Патентообладатель(и): | Акционерное общество открытого типа "Научно- исследовательский и проектный институт азотной промышленности и продуктов органического синтеза" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1994-04-27 публикация патента:
27.05.1997 |
Аппарат для разделения веществ с помощью жидких мембран включает соединенные между собой заполненные жидкой мембраной первую и вторую камеры с устройствами для диспергирования соответствующих фаз, а также штуцеры для подачи и отвода фаз, при этом камеры соединены в верхних и нижних частях циркуляционными трубами так, что в каждой камере отверстие нижней трубы расположено выше границы раздела фазы и жидкой мембраны, когда плотность фазы превышает плотность жидкой мембраны, а отверстие верхней трубы расположено ниже границы раздела фазы и жидкой мембраны, когда плотность жидкой мембраны превышает плотность фазы. Аппарат может быть снабжен дополнительными камерами с циркуляционными трубами аналогичной конструкции, размещенными под первой и второй камерами. Размещенные друг под другом камеры разделены между собой перфорированными перегородками. Циркуляционные трубы могут быть расположены горизонтально или наклонно. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
1. Аппарат для разделения веществ с помощью жидких мембран, включающий соединенные между собой заполненные жидкой мембраной первую и вторую камеры с устройствами для диспергирования соответствующих фаз, а также штуцеры для подачи и отвода фаз, отличающийся тем, что камеры соединены в верхних и нижних частях циркуляционными трубами так, что в каждой камере отверстие нижней трубы расположено выше границы раздела фазы и жидкой мембраны, когда плотность фазы превышает плотность жидкой мембраны, а отверстие верхней трубы расположено ниже границы раздела фазы и жидкой мембраны, когда плотность жидкой мембраны превышает плотность фазы. 2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что снабжен дополнительными камерами с циркуляционными трубами аналогичной конструкции, размещенными под первой и второй камерами. 3. Аппарат по п. 2, отличающийся тем, что размещенные друг под другом камеры разделены между собой перфорированными перегородками. 4. Аппарат по пп. 1 3, отличающийся тем, что циркуляционные трубы расположены наклонно.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области конструкций аппаратов, применяемых для проведения процессов разделения веществ с помощью жидких мембран и может быть использовано в химической, микробиологической и других отраслях промышленности для разделения, извлечения и очистки веществ. Известны аппараты для разделения веществ с помощью жидких мембран, выполненные в виде двух камер, соединенных между собой общей верхней (или нижней) частью или пористой твердой мембраной (журнал "Теоретические основы химической технологии" 1984, т. 18, N 6, с. 736-738). В первом случае жидкая мембрана заполняет общую часть камер, во втором ею пропитывается пористая твердая мембрана. Переход вещества из фазы рафината, находящейся в одной из камер, в фазу экстракта, находящуюся в другой камере, происходит через "мембранную фазу", которая нерастворима в обеих фазах. Недостатком этих аппаратов является то, что они малопроизводительны и не имеют перспектив для широкого применения в промышленных процессах. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является конструкция аппарата для разделения вещества с помощью жидких мембран, состоящая из двух вертикальных камер, снабженных устройствами для диспергирования в жидкой мембране фазы рафината и фазы экстракта. Камеры соединены фильтрующей гидрофобной пористой перегородкой. Одна из камер снабжена также пульсационным устройством (Журнал "Теоретические основы химической технологии", 1984, т.18, N 6, с. 738, рис. 4). Обе камеры заполняются жидкой мембраной ("мембранной" фазой). Жидкости, представляющие собой фазы исходного раствора (рафината) и растворителя (экстракта), диспергируются раздельно в обеих камерах и в виде капель движутся в "мембранной" фазе. Под действием пульсаций жидкая мембрана переходит из одной камеры в другую через фильтр, перенося с собой переходящее вещество. Недостатками известного аппарата являются сложность конструкции (особенно при проведении многоступенчатого процесса), связанная с наличием пульсационного устройства, и низкая надежность, обусловленная изменением поверхностных свойств фильтрующей перегородки в связи с неизбежным присутствием поверхностно-активных веществ в системе. Задачей изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности аппарата для разделения веществ с помощью жидких мембран. Эта задача решается благодаря тому, что в известном аппарате для разделения веществ с помощью жидких мембран, включающем соединенные между собой заполненные жидкой мембраной первую и вторую камеры с устройствами для диспергирования соответствующих фаз, а также штуцеры для подвода и отвода фаз, камеры соединены в верхних и нижних частях циркуляционными трубами так, что в каждой камере отверстие нижней трубы расположено выше границы раздела фазы и жидкой мембраны, когда плотность фазы превышает плотность жидкой мембраны, а отверстие верхней трубы расположено ниже границы раздела фазы и жидкой мембраны, когда плотность жидкой мембраны превышает плотность фазы. Аппарат снабжен дополнительными камерами с циркуляционными трубами аналогичной конструкции, размещенными под первой и второй камерами; размещенные друг под другом камеры разделены между собой перфорированными перегородками, а циркуляционные трубы расположены наклонно. Соединением камер в верхних и нижних частях циркуляционными трубами с соответствующим их расположением в зависимости от плотностей фаз достигается естественное движение жидкой мембраны через обе камеры без механического воздействия извне (наложение пульсаций и т.п.) путем ее циркуляции, движущей силой которой служит разность плотностей эмульсий в камерах (эмульсии образуются при дроблении фаз рафината и экстракта в жидкой мембране). Такое решение существенно упрощает конструкцию аппарата (особенно при проведении многоступенчатых процессов) и повышает надежность его работы. Дополнительное размещение камер с циркуляционными трубами аналогичной конструкции под первой и второй камерами позволяет проводить многоступенчатые процессы разделения веществ с помощью жидких мембран. Наиболее простым и надежным решением при этом оказалось разделение размещенных друг под другом камер с помощью перфорированных перегородок. Наклонное расположение циркуляционных труб предотвращает смешение фаз рафината и экстракта путем уноса капель циркулирующей между камерами жидкой мембраной. На фиг. 1 и фиг. 2 схематично изображены два из возможных вариантов исполнения предлагаемого аппарата для разделения веществ с помощью жидких мембран. На фиг. 1 представлен одноступенчатый аппарат для случая, когда в первой камере граница раздела фазы и жидкой мембраны находится внизу (плотность фазы превышает плотность жидкой мембраны), а во второй камере вверху (плотность жидкой мембраны превышает плотность фазы). На фиг. 2 изображен многоступенчатый аппарат, представляющий собой ряд дополнительных камер, расположенных под первой и второй камерами и разделенных между собой перфорированными перегородками. Аппарат состоит из первой камеры 1 и второй камеры 2, снабженных диспергирующими устройствами 3. Камеры 1 и 2 соединены в верхних и нижних частях циркуляционными трубами 4 и 5 и заполнены жидкой мембраной. При этом в случае, когда плотность жидкой мембраны меньше плотности диспергируемой в камере фазы (![аппарат для разделения веществ с помощью жидких мембран, патент № 2080162](/images/patents/392/2080044/961.gif)
![аппарат для разделения веществ с помощью жидких мембран, патент № 2080162](/images/patents/392/2080044/961.gif)
![аппарат для разделения веществ с помощью жидких мембран, патент № 2080162](/images/patents/392/2080044/961.gif)
![аппарат для разделения веществ с помощью жидких мембран, патент № 2080162](/images/patents/392/2080044/961.gif)
![аппарат для разделения веществ с помощью жидких мембран, патент № 2080162](/images/patents/392/2080044/961.gif)
![аппарат для разделения веществ с помощью жидких мембран, патент № 2080162](/images/patents/392/2080044/961.gif)
![аппарат для разделения веществ с помощью жидких мембран, патент № 2080162](/images/patents/392/2080044/961.gif)
![аппарат для разделения веществ с помощью жидких мембран, патент № 2080162](/images/patents/392/2080044/961.gif)
![аппарат для разделения веществ с помощью жидких мембран, патент № 2080162](/images/patents/392/2080044/961.gif)
![аппарат для разделения веществ с помощью жидких мембран, патент № 2080162](/images/patents/392/2080044/961.gif)
![аппарат для разделения веществ с помощью жидких мембран, патент № 2080162](/images/patents/392/2080044/961.gif)
![аппарат для разделения веществ с помощью жидких мембран, патент № 2080162](/images/patents/392/2080044/961.gif)
![аппарат для разделения веществ с помощью жидких мембран, патент № 2080162](/images/patents/392/2080044/961.gif)
![аппарат для разделения веществ с помощью жидких мембран, патент № 2080162](/images/patents/392/2080044/961.gif)
![аппарат для разделения веществ с помощью жидких мембран, патент № 2080162](/images/patents/392/2080044/961.gif)
![аппарат для разделения веществ с помощью жидких мембран, патент № 2080162](/images/patents/392/2080044/961.gif)
![аппарат для разделения веществ с помощью жидких мембран, патент № 2080162](/images/patents/392/2080044/961.gif)
![аппарат для разделения веществ с помощью жидких мембран, патент № 2080162](/images/patents/392/2080044/961.gif)
![аппарат для разделения веществ с помощью жидких мембран, патент № 2080162](/images/patents/392/2080044/961.gif)
![аппарат для разделения веществ с помощью жидких мембран, патент № 2080162](/images/patents/392/2080044/961.gif)
![аппарат для разделения веществ с помощью жидких мембран, патент № 2080162](/images/patents/392/2080044/961.gif)
![аппарат для разделения веществ с помощью жидких мембран, патент № 2080162](/images/patents/392/2080044/961.gif)
![аппарат для разделения веществ с помощью жидких мембран, патент № 2080162](/images/patents/392/2080044/961.gif)
![аппарат для разделения веществ с помощью жидких мембран, патент № 2080162](/images/patents/392/2080044/961.gif)
Класс B01D61/38 разделение с помощью жидкофазных мембран
Класс B01D63/00 Устройства вообще, предназначенные для процессов разделения с помощью полупроницаемых мембран