DE1161538B

DE1161538B - Vorrichtung zur Fluessig-Fluessig-Extraktion

Info

Publication number: DE1161538B
Application number: DEA32738A
Authority: DE
Inventors: Olle Lindstroem
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1958-09-08
Filing date: 1959-08-27
Publication date: 1964-01-23

Description

Vorrichtung zur Flüssig-Flüssig-Extraktion Die Flüssig-Flüssig-Extraktion wird in der Petroleumindustrie, aber auch in der Kernenergie-Industrie u. a. für die Uranraffinierung und für die Wiedergewinnung von Plutonium, Uran und Thorium aus bereits verwendetem Kernbrennstoff angewendet. Dieses Verfahren ermöglicht eine zuverlässige Trennung der Spaltprodukte. Hierbei sind aber dichte Betonwände zur Abschirmung der radioaktiven Strahlung notwendig.
Es wurde gefunden, daß die dafür notwendige Vorrichtung räumlich kleiner und damit auch die etwaige Abschirmung kleiner gemacht werden kann, wenn eine dafür an sich bekannte Vorrichtung zur Flüssig-FlüssigExtraktion, bei der die Flüssigkeiten in mehreren reihengeschalteten Gefäßen einer pulsierenden Bewegung unterworfen werden, verwendet wird und erfindungsgemäß das obere und das untere Ende zweier aufeinanderfolgender Gefäße durch eine oder mehrere Leitungen verbunden ist, die beide Phasen führt bzw. führen und deren Volumen kleiner ist oder dieselbe Größenordnung hat wie das Volumen, das bei jedem Impuls verdrängt wird.
Die pulsierende Bewegung wird bekanntermaßen mit Hilfe einer Membran oder Kolbenpumpe erzeugt, die über eine Leitung angeschlossen ist. Mechanische Impulse werden bisweilen auch bei Füllkörperkolonnen angewendet. Im allgemeinen sind jedoch derartige Kolonnen mit perforierten oder geschlitzten Böden versehen, durch welche die Flüssigkeitsdispersion durch die Impulse hin und her bewegt wird. Die gute Umrührung und die ständige Bildung von neuen Flüssigkeitstropfen beim Durchtritt durch die oeffnungen in den Böden bewirken, daß das Verteilungsgleichgewicht sich rasch einstellt.
Die mechanische Energie, die durch die Impulse zugeführt wird, um einen wirksamen Kontakt zwischen den beiden Flüssigkeitsphasen zu schaffen, be wirkt auch einen Transport der beiden Phasen nach verschiedenen Richtungen zwischen den Kolonnenelementen.
Die Zeichnung zeigt schematisch eine Anordnung entsprechend der Erfindung. Die dargestellte Kolonne ist in drei Elementen aufgeteilt, die nebeneinanderliegen. Sie können auch in mehreren Reihen dicht nebeneinander angeordnet und/oder gegeneinander in Höhe verschoben sein.
Bei der Extraktion wird beispielsweise eine schwere Lösung bei 4 eingeführt und durch ein bei 5 eingeführtes leichtes organisches Lösungsmittel extrahiert. Die Kolonne ist mit dünnen perforierten Böden 6 versehen. Bei jedem Hub des Impulsgebers 7 werden die beiden Phasen durch diese perforierten Böden hin und her getrieben, wobei eine wirksame Extraktion erzielt wird. Der Impulsgeber kann aus einem Kolben bestehen, der sich in einem ylinder hin und her bewegt, oder aus einer Membran. Oft arbeitet der Impulsgeber nicht direkt auf den Kolonneninhalt, sondern auf eine als tkertrager dienende indifferente Rüssigkeit oder ein indifferentes Gas.
8 ist ein Abfluß für die leichtere Komponente, die von der schweren, dem gleichen Behälter zugeführten Lösung getrennt wird. Die schwerere Komponente wird bei 9 abgenommen.
Die Vemngenng der Bauhöhe könnte auch in bekannter Weise dadurch erreicht werden, daß jedes der gezeigten Elemente mit einem getrennten und vollständigen Sammelgefäß versehen wird, so daß drei komplette Kolonnen entstehen, die dann in Reihe geschaltet werden. Dies schafft aber schwieengere Regelprobleme, die mit dem gemeinsamen Betrieb der Kolonnen verknüpft sind. Wenn man annimmt, daß das durch einen Impuls verdrängte Volumen und das in der Verbindungsleitung enthaltene Volumen von der gleichen Größenordnung sind, so findet man, daß während eines Impulses ein Flüssigkeitselement aus der LageA in die LageB getrieben wird. Die Flüssigkeitssäule pendelt also in der Verbindungsleitung zwischen benachbarten Kolonnenelementen hin und zurück. Der Unterschied der Dichte der beiden Flüssigkeitsphasen gibt zu einer Art von Ventilwirkung an den Kolonnenenden Anlaß, so daß ein Transport der leichten und schweren Phase in entsprechenden Richtungen durch die Verbindungsleitung zustande kommt. Die Amplitude des Impulses in der Verbindungsleitung ist natürlich wesentlich größer als in der Kolonne. (Die Amplituden sind umgekehrt proportional den Quadraten der entsprechenden Mitteldurchmesser.) Wenn die Flüssigkeitsgeschwindigkeit in der Verbindungsleitung zu hoch ist, kann die Gefahr bestehen, daß eine Emulgierung in der Verbindungsleitung eintritt.
Eine solche ist im allgemeinen nicht erwünscht, da hierdurch die Extraktionsleistung verschlechtert und die endgültige Trennung der beiden Phasen erschwert wird. Um die Emulgierung zu verhindern, müssen in diesen Fällen kürzere Elemente undloder weitere Verbindungsleitungen verwendet werden. Wenn bei besonders weiten Verbindungsleitungen darin eine Trennung stattfinden sollte, kann dies durch Anordnungen zur Erzielung einer turbulenten Strömung in der Verbindungsleitung verhindert werden.
Man kann zwar erwarten, daß ein Gas, das in das Kolonnensystem eintritt oder sich in diesem bildet, den Transport in der Verbindungsleitung verschlechtern wird, da sich Kissen an den oberen Enden der Elemente ausbilden können, bei geeignet gewählten Durchmessem der Verbindungsleitungen wird das Gas aber rasch zusammen mit der leichteren Phase gegen das obere Ende des letzten Elementes transportiert, wo es abgeschieden wird. Bei sehr weiten Verbindungsleitungen können sich jedoch dauernd Gaskissen bilden. In diesem Fall kann die weite Leitung durch mehrere parallel geschaltete engere Verbindungsleitungen ersetzt werden. Das obere Ende eines jeden Kolonnenelementes kann auch mit einer Entlüftung versehen werden.
Besondere Anforderungen an die Kurvenform der Impulse werden nicht gestellt. Die Impulse können sinusförmig sein oder einen anderen Verlauf haben. Man kann mit solchen Impulsen arbeiten, daß eine Trennung während jedes Impulses erfolgt.
In diesem Falle werden verhältnismäßig große Tropfen oder zusammenhängende Flüssigkeitsteile der schwereren bzw. der leichteren Phase durch die Pendelung in den Verbindungsleitungen transportiert.
Bei einer zu hohen Frequenz und einer zu großen Amplitude findet eine Trennung jedoch nicht statt.
Der Transport erfolgt dann vorzugsweise in Form einer feineren oder gröberen Dispersion.
Durch die Unterteilung der Kolonnen wird eine bessere Anpassungsmöglichkeit erzielt, so daß man auf einfache Weise die Anzahl der Elemente je nach den Erfordernissen des Behandlungsverfahrens erhöhen oder vermindern kann. Dank der kompakten Konstruktion erhält man auch bessere Möglichkeiten, die Bedienungs- und Regelorgane rationell auszubilden und anzuordnen.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Flüssig-Flüssig-Extraktion, bei der die Flüssigkeiten in mehreren reihengeschalteten Gefäßen einer pulsierenden Bewegung unterworfen werden, d a d u r c h g e k e n n -zeichnet, daß das obere und das untere Ende zweier aufeinanderfolgender Gefäße durch eine oder mehrere Leitungen verbunden ist, die beide Phasen führt bzw. führen und deren Volumen kleiner ist oder dieselbe Größenordnung hat wie das Volumen, das bei jedem Impuls verdrängt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei besonders weiten Verbindungsleitungen diese mit Anordnungen versehen sind, die in den Rohren turbulente Strömung erzeugen. ~~~~~~~ In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 814 553; britische Patentschrift Nr. 404 005; Ind. Engng. Chem., 1955, S. 1153.