Die Erfindung geht aus von einem mehrstufigen Dreiphasen-Extraktor mit Stutzen für die Zufuhr und Abfuhr einer ersten und einer zweiten dispersen Phase und mit untereinander angeordneten Kontaktstufen, welche jeweils eine erste und eine zweite miteinander verbundene, mit der kontinuierlichen Phase gefüllte und mit einer Dispergiervorπchtung ausgestattete Kammer enthalten

Apparate zur Durchfuhrung von Prozessen der dreiphasigen flussigen Extraktion sind bekannt in Form eines Zweikammersystems, wobei die beiden Kammern im oberen Teil miteinander verbunden sind oder eine poröse Trennwand besitzen Die Kammern sind ausgefüllt mit einer kontinuierlichen Phase durch w elche zwei dispergierende Phasen, die nicht löslich in der kontinuierlichen Phase sind in Form v on Tropfen durchgeleitet werden Hierbei erfolgt der Übergang \ on Stoffen aus einer dispergierten Phase (Raffinat-Phase) durch die kontinuierliche Phase

(auch Flussigmembranphase genannt) in die andere dispergierte Phase (Extrakt- Phase) (s z B Journal "Theoretische Grundlagen der chemischen Technologie' 1984, T 18, Nr 6, S 736 - 738)

Diese Apparate sind hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit und der Erw eiterung auf vielstufige Prozesse verbesserungsbedürftig

Vom technischen Standpunkt sowie vom erreichbaren Effekt her kommt der dreiphasige Extraktor, welcher aus einer ersten und zweiten, mit der kontinuier¬ lichen Phase (Flussig-Membran) gefüllten Kammer besteht, den bekannten Appa¬ raten am nächsten Die Kammern besitzen Vorrichtungen für die Dispergierung der jeweiligen Phase und sind miteinander durch Überlaufe für die Zirkulation der kontinuierlichen Phase verbunden Die Überlaufe sind in Form v on Rohren ausgeführt, welche den oberen und unteren Teil der Kammer jeweils miteinander verbinden Der Extraktor ist mit Stutzen für die Zu- und Abfuhrung der ersten und zweiten dispergierten Phase versehen (Russische Patentanmeldung Nr 94- 015776/26 (015406) vom 27 04 94)

Die zu dispergierende Phase, welche die Ausgangslosung ist und das Losungs¬ mittel (Extrakt-Phase) werden jeweils in der entsprechenden Kammer mittels einer Dispergiervorπchtung in Tropfchen zerteilt, die sich als Tropfenschw arm durch die kontinuierliche Phase bewegen Auf Grund des Dichteunterschiedes der Emul-

sionen in der ersten und zweiten Kammer erfolgt eine Zirkulation der kon¬ tinuierlichen Phase durch die oberen und unteren Überlaufe, so daß ein Übergang des zu extrahierenden Stoffes aus einer Kammer in die andere und aus der ersten zu dispergierenden Phase in die zweite erfolgt

Der Nachteil des bekannten Extraktors liegt in der Schwierigkeit einer optimalen

Gleich- oder Gegenstromfahrweise der kontaktierenden Phasen, was für eine Reihe von Trennprozessen negative Auswirkungen haben kann

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Erhöhung der Effektivität des mehr¬ stufigen Dreiphasen-Extraktors durch Schaffung der Voraussetzungen für verschie- denartige Stromungszustände der kontinuierlichen Phasen

Diese Aufgabe wird, ausgehend von dem eingangs beschriebenen Dreiphasenreak- tor, erfindungsgemaß dadurch gelost, daß die erste Kammer der oberen Stufe mit der zweiten Kammer der darunterliegenden Stufe verbunden ist, und daß die erste Stufe mit einem Stutzen für die Zuführung und die letzte Stufe mit einem Stutzen für die Abfuhrung der kontinuierlichen Phase versehen ist

Die Verbindung der ersten Kammer der oberen Stufe mit der zweiten Kammer der unteren Stufe sowie die Anbringung von Stutzen an der ersten und letzten Stufe zur Zu- und Abführung der kontinuierlichen Phase erlaubt verschiedene Stro¬ mungszustände im Extraktor zu realisieren, wobei nacheinander eine mehrphasige Kontaktierung der kontinuierlichen Phase mit der ersten und zweiten dispergierten

Phase erfolgt

Vorteilhaft ist der obere Teil der ersten Kammer mit dem unteren Teil der zweiten Kammer derselben Stufe und der untere Teil der ersten Kammer mit dem oberen Teil der zweiten Kammer der darunterliegenden Stufe verbunden

Alternativ kann auch der untere Teil der ersten Kammer mit dem oberen Teil der zweiten Kammer derselben Stufe und der obere Teil der ersten Kammer mit dem unteren Teil der zweiten Kammer der darunterliegenden Stufe verbunden sein

Vorzugsweise sind die Verbindungen zwischen den Kammern als Separations¬ zonen für die dispergierten Phasen ausgebildet

- j -

Wenn der obere Teil der ersten Kammer mit dem unteren Teil der zweiten Kam¬ mer derselben Stufe und der untere Teil mit dem oberen Teil der zweiten Kammer der unteren Stufe verbunden wird, so wird im Extraktor eine Gleich- oder Gegen¬ strömung der kontinuierlichen Phase mit der ersten und zweiten dispergierten Phase erzeu -"Ogt ¹ -

Die Verbindung des unteren Teiles der ersten Kammer mit dem oberen Teil der zweiten Kammer derselben Stufe und des oberen Teiles mit dem unteren Teil der zweiten Kammer der unteren Stufe ermöglicht den Durchfluß der kontaktierenden Phasen im Gegenstrombetπeb in den Stufen und im Gleichstrombetrieb im ganzen Extraktor Die Möglichkeit verschiedene Stromungszustande in dem mehrstufigen

Dreiphasen-Extraktor zu erzeugen, erlaubt die Realisierung von hocheffektiv en chemischen Reaktiv -Trennverfahren

In Figur 1 - 4 sind schematisch v ier mögliche Varianten des erfindungsgemaßen Extraktors dargestellt

In Figur 1 - 2 sind Extraktoren dargestellt, bei denen in den einzelnen Stufen und auch im ganzen Apparat mit einer Gegenstromfahrweise gearbeitet wird

In Figur 3 - 4 sind Extraktoren zur Durchfuhrung von Trennprozessen gezeigt, bei denen mit einem Gegenstrombetπeb in den einzelnen Stufen und einem Gleich- strombetπeb im gesamten Apparat optimale Verfahrensbedingungen erzielt wer- den

In Figur 1 und 3 sind Extraktoren für diejenigen Falle dargestellt wo die Dichten der dispergierten Phasen großer sind als die Dichte der kontinuierlichen Phase Dagegen sind in Figur 2 und 4 Extraktoren dargestellt, wo die Dichten der dispersen Phasen kleiner sind als die Dichte der kontinuierlichen Phase

Der mehrstufige Dreiphasen-Extraktor besteht aus den ersten Kammern 1 und den zweiten Kammern 2, die jeweils in den Stufen 3 untergebracht sind Die Stufen 3 sind in dem Apparat untereinander angeordnet und durch perforierte Boden 4 (Siebboden) getrennt, die als Dispergierorgane dienen Die Kammern der ersten Stufe 3 sind mit Dispergiervorπchtungen 5 ausgerüstet

Die Kammern 1 und 2, die durch Überlaufe 6 verbunden sind, können in einem Gehäuse (Fig 1 - 3) oder in zwei Kolonnen (Fig 4) angeordnet werden Dabei ist die erste Kammer 1 in jeder oberen Stufe 3 mit der zweiten Kammer 2 der unteren Stufe verbunden Die nachfolgend beschriebenen zwei Varianten a) und b) von Verbindungen zwischen der Kammer 1 und der Kammer 2 haben sich besonders bewahrt

a) Der obere Teil der ersten Kammer 1 ist mit dem unteren Teil der zweiten Kammer 2 derselben Stufe 3 und der untere Teil der Kammer 1 ist mit dem oberen Teil der zweiten Kammer 2 der darunterliegenden Stufe 3 verbunden (Fig 1 u 2) b) Der untere Teil der ersten Kammer 1 ist mit dem oberen Teil der zweiten Kammer 2 derselben Stufe 3 und der obere Teil der ersten Kammer 1 ist mit dem unteren Teil der zweiten Kammer 2 der daruntehegenden Stufe 3 verbunden (Fig 3 u 4)

An den Verbindungen 6 bilden sich Separationszonen in Form einer hydraulischen

Stauschicht für die dispergierten Phasen aus Der Extraktor ist mit Stutzen 7 und S für die Zufuhrung und mit Stutzen 9 und 10 für die Abfuhrung der ersten und zweiten dispergierten Phase, sowie mit Stutzen 1 1 und 12 für die Zu- und Abfuhrung der kontinuierlichen Phase ausgerüstet

Der mehrstufige Dreiphasen-Extraktor arbeitet nach folgendem Prinzip

Die Kammern 1 und 2 der Stufen 3 werden mit der kontinuierlichen Phase gefüllt Die zu dispergierenden Phasen werden den Kammern 1 und 2 der ersten Stufe durch die Stutzen 7 und 8 und die Dispergiervorπchtungen 5 zugeführt In Ab¬ hängigkeit der Dichten der dispergierten Phasen bewegen sich die Tropfen in den Kammern 1 und 2 nach oben oder nach unten und koaleszieren an der Phasen¬ grenze 13 unter oder über dem perforierten Boden 4 Die Vorgange der Disper¬ gierung und der Koaleszenz wiederholen sich in jeder Stufe 3 In Abhängigkeit von dem gewünschten Stromungszustand wird die kontinuierliche Phase durch den Stutzen 1 1 in die Kammer 1 (Fig 1 u 4) oder Kammer 2 (Fig 2 u 3) der ersten (Fig 3 u 4) oder letzten Stufe (Fig 1 u 2) geleitet Die kontinuierliche Phase fließt durch die Verbindungen 6 mit den Separationszonen und die Stufen 3 und kontaktiert nacheinander die erste und zweite dispergierte Phase Dabei erfolgt der Stoffubergang aus einer dispergierten Phase in die andere über die kontinuierliche

Phase Die entsprechende Verbindung der Kammern 1 und 2 in den Stufen 3 des Extraktors gewahrleistet eine optimale Kontaktierung der Einzelphasen Die disper¬ sen Phasen verlassen den Apparat durch die Stutzen 9 und 10 Die kontinuierliche Phase verlaßt den Extraktor durch den Stutzen 12