Патент на изобретение №2344872

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ В ЕМКОСТИ С ПЕРЕМЕННЫМ УРОВНЕМ ЗАПОЛНЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к устройствам для перемешивания и может быть использовано для получения растворов и суспензий в химической промышленности и других отраслях народного хозяйства. Устройство содержит установленную в емкости перфорированную колонну, снабженную конической вставкой, установленной на уровне перфорации, вершиной вниз и заглушающей верхний торец колонны, которая в нижней части соединена со всасывающим трубопроводом насоса и снабжена коллектором с соплами и концевым соплом. Перфорации выполнены равномерно в виде щелей и вдоль оси колонны. Между насосом и коллектором установлено устройство для предварительного смешения. Коническая вставка имеет сквозное отверстие вдоль оси конуса для ввода компонентов в емкость, низ которого расположен на уровне перфорации, а верх соединен с приемным патрубком. Технический результат состоит в повышении эффективности перемешивания. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к устройствам для перемешивания материалов, а именно к устройствам для получения растворов и суспензий, и может найти применение в химической промышленности и других отраслях народного хозяйства.

Известно устройство для перемешивания в емкости с переменным уровнем заполнения, содержащее установленную в емкости перфорированную колонну, снабженную конической вставкой, установленной на уровне перфорации вершиной вниз и заглушающей верхний торец колонны, которая в нижней части соединена со всасывающим трубопроводом насоса и снабжена соплом, направленным в днище емкости и соединенным с трубопроводом насоса, причем отверстия перфорации выполнены равномерно в виде щелей и вдоль оси колонны (Патент РФ №2035984, кл. B01F 5/10, 1995).

Известно устройство для перемешивания в емкости с переменным уровнем заполнения, содержащее установленную в емкости перфорированную колонну, снабженную конической вставкой, установленной на уровне перфорации, выполненной равномерно в виде щелей и вдоль оси колонны, вершиной вниз и заглушающей верхний торец колонны, которая в нижней части соединена со всасывающим трубопроводом насоса, и снабженное концевым соплом, направленным в днище емкости и соединенным с нагнетательным трубопроводом насоса, причем между концевым соплом и нагнетательным трубопроводом встроен коллектор с соплами, направленными в днище емкости, устья которых могут быть размещены в верхней части сечения коллектора и направлены навстречу потоку. В преимущественном варианте выполнения устройства емкость дополнительно сверху снабжена люком и плоскостями, закрепленными жестко на внутренней поверхности емкости с возможностью регулирования угла их наклона и расположенными под люком, а на верхней поверхности коллектора дополнительно установлены сопла, направленные вверх, с концами, загнутыми вниз и направленными на плоскости (Патент РФ №2115464, кл. B01F 5/10, 1998).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для перемешивания в емкости с переменным уровнем заполнения, содержащее установленную в емкости перфорированную колонну, снабженную конической вставкой, установленной на уровне перфорации, выполненной равномерно в виде щелей и вдоль оси колонны, вершиной вниз и заглушающей верхний торец колонны, которая в нижней части соединена со всасывающим трубопроводом насоса, снабженное коллектором с соплами и концевым соплом, причем оно дополнительно снабжено устройством для предварительного смешения сыпучих и жидких компонентов, которое встроено между насосом и коллектором, а в варианте исполнения устройства устья сопел коллектора размещены в верхней части сечения коллектора и направлены навстречу потоку (Патент РФ №2209659, кл. B01F 5/10, 2001).

Недостатком известного устройства является ограниченная область применения при проведении процессов взаимодействия жидких компонентов, ограниченных по времени.

Задачей полезной модели является создание более эффективного устройства для перемешивания, позволяющей осуществлять одновременно с перемешиванием проведение процесса взаимодействия компонентов с целью получения продукта взаимодействия, а в преимущественном варианте одновременно осуществить отстой.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для перемешивания в емкости с переменным уровнем заполнения, содержащей установленную в емкости перфорированную колонну, снабженную конической вставкой, установленной на уровне перфорации, выполненной равномерно в виде щелей и вдоль оси колонны, вершиной вниз и заглушающей торец колонны, которая в нижней части соединена со всасывающим трубопроводом насоса, и снабженную коллектором с соплами и концевым соплом, причем между насосом и коллектором установлено устройство для предварительного смешения, внутри конической вставки имеется сквозное отверстие вдоль оси конуса для ввода компонентов в емкость, низ которого расположен на уровне перфорации, а верх соединен с приемным патрубком.

В варианте исполнения устройства:

1) сопла и концевое сопло коллектора расположены горизонтально;

2) емкость дополнительно снабжена переливным устройством с переливным отверстием;

3) нижняя часть емкости имеет хотя бы в одном сечении уклон к дренажному отверстию, образованный либо плоскостью, либо криволинейной поверхностью.

Новая совокупность заявленных существенных признаков позволяет получать на устройстве продукт взаимодействия за наиболее короткое время, упрощаются ввод в емкость компонентов реакции и их смешение, повышается качество смешения, увеличивается эффективность установки. Устройство может быть выполнено в блочно-модульном исполнении как стационарно, так и в передвижном варианте.

На Фиг.1 представлено изображение предлагаемого устройства для перемешивания в емкости с переменным уровнем заполнения.

Устройство состоит из емкости 1, содержащей колонну 2 с непрерывными вертикальными щелями 3, снабженную конической вставкой 4, установленной на уровне перфорации вершиной вниз и заглушающей верхний торец колонны, со сквозным отверстием 5 внутри для ввода компонентов в емкость, нижний конец которого расположен на уровне перфорации, а верхний соединен с приемным патрубком 6. Емкость 1 имеет донное отверстие 7, соединенное с перфорированной колонной 2, и снабжена коллектором 8 с соплами 9 и концевым соплом 10, имеет дренажное отверстие 11 в своей нижней части 16. Установка содержит также циркуляционный насос 12 с всасывающим 13 и нагнетательным 14 трубопроводами и устройство 15 для предварительного смешивания компонентов. В варианте исполнения устройства:

1) сопла 9 коллектора 8 и концевое сопло 10 расположены горизонтально (Фиг.2);

2) емкость 1 дополнительно снабжена переливным устройством 17 с переливным отверстием 18 (Фиг.3);

3) нижняя часть 16 емкости 1 имеет хотя бы в одном сечении уклон к дренажному отверстию 11, образованный либо плоскостью 19 (Фиг.4а), либо криволинейной поверхностью 20 (Фиг.4б и 4в).

Устройство работает следующим образом.

1. Исходные жидкие компоненты по трубопроводу 13 насосом 12 через сопла 9, 10, либо через устройство 15, либо напрямую по трубопроводу 14, либо иначе подаются в емкость 1, заполняя емкость до уровня «a1». Затем включается насос 12 на циркуляцию. В режиме циркуляции начинается подача жидкого компонента через приемный патрубок 6 и сквозное отверстие 5 конической вставки 4 в область донного отверстия 7 и далее через насос 12, коллектор 8 с соплами 9, 10 в емкость до достижения уровня «а2». Во время циркуляции происходит процесс образования и осаждения тяжелой фракции до уровня «б». Расположение уровня «б» определяется, как правило, количеством компонентов, участвующих в процессе взаимодействия.

2. Горизонтальное расположение сопел 9 и 10 коллектора 8 выше уровня «б» уменьшает воздействие потока на зону отстоя и исключает зону отстоя из процесса взаимодействия компонентов, что увеличивает эффективность взаимодействия компонентов при перемешивании.

3. Наличие переливного устройства 17 с переливным отверстием 18, расположенным выше уровня «б», позволяет осуществить отбор продукта взаимодействия компонентов из емкости 1 насосом 12 через переливное отверстие 18 переливного устройства 17. При этом тяжелая фракция удаляется из емкости 1 через дренажное отверстие 11 на дальнейшую переработку.

4. Уклон нижней части 16 емкости 1, образованный плоскостью 19 или криволинейной поверхностью 20, к дренажному отверстию 11 позволяет осуществить полное опорожнение емкости от тяжелой фракции.

Заявленное устройство может быть использовано для проведения процесса смешения, при котором одновременно происходят процесс взаимодействия компонентов и последующий отстой продуктов взаимодействия. Например, для получения сложных эфиров жирных кислот продукт отжима растительного сырья (например, рапсовое масло) по трубопроводу насосом через сопла закачивают в емкость. Затем включают насос на циркуляцию и через приемный патрубок подают основной катализатор (например, гидроокись калия), растворенный в низшем одноатомном спирте. Процесс проводят при комнатной температуре и атмосферном давлении в течение 3-7 мин. Получают продукт переэтерификации – сложные эфиры жирных кислот и глицерин. Получаемые согласно изобретению сложные эфиры жирных кислот можно использовать, например, в качестве промежуточных продуктов для получения других производных жирных кислот, таких как жирные спирты, поверхностно-активные вещества, в качестве биотоплива и т.д.

При использовании заявленного устройства для проведения процессов взаимодействия они протекают значительно быстрее, а получение сложных эфиров жирных кислот по сравнению с известным способом протекает при температуре окружающей среды.

Формула изобретения

1. Устройство для перемешивания в емкости с переменным уровнем заполнения, содержащее установленную в емкости перфорированную колонну, снабженную конической вставкой, установленной на уровне перфорации, выполненной равномерно в виде щелей и вдоль оси колонны, вершиной вниз и заглушающей верхний торец колонны, которая в нижней части соединена со всасывающим трубопроводом насоса, и снабжена коллектором с соплами и концевым соплом, причем между насосом и коллектором установлено устройство для предварительного смешения, отличающееся тем, что коническая вставка имеет сквозное отверстие вдоль оси конуса для ввода компонентов в емкость, низ которого расположен на уровне перфорации, а верх соединен с приемным патрубком.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сопла и концевое сопло коллектора расположены горизонтально.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что емкость дополнительно снабжена переливным устройством с переливным отверстием.

4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что нижняя часть емкости имеет хотя бы в одном сечении уклон к дренажному отверстию, образованный либо плоскостью, либо криволинейной поверхностью.

РИСУНКИ