Extractor centrífugo de dos fases fluidas, que comprende un rotor central (26) que gira alrededor de un eje de rotación (27) y que comprende una cuba (28),

un estátor (25), una cámara (36) de decantación contenida dentro de la cuba del rotor y una cámara (32) de emulsión, comunicándose las cámaras (32) de emulsión y (36) de decantación entre sí y estando la cámara de emulsión situada aguas arriba de la cámara de decantación, estando las cámaras de emulsión y de decantación alineadas de forma sucesiva sobre el eje de rotación del rotor, comprendiendo el rotor una pieza (29) de eje que delimita la cámara de emulsión, caracterizado porque la cámara (32) de emulsión está contenida entre el rotor y el estátor, el estátor (25) y el rotor (26) están formados por unas partes ensambladas de manera separable, comprendiendo el rotor una primera de estas partes separables (50) que comprende una pared periférica de la cámara de decantación y una segunda de estas partes separables que comprende la pieza (29) de eje.

Extractor centrífugo anular con rotor de agitación

5 Campo técnico

El objeto de esta invención es un extractor centrífugo destinado a un procedimiento de extracción de dos líquidos.

Los procedimientos de extracción líquido-líquido de componentes de mezclas mediante centrifugación se utilizan de manera habitual desde hace tiempo en las industrias químicas, farmacéuticas y nucleares en particular. Algunos de los aparatos que se utilizan para llevar a cabo estos procedimientos son unos extractores centrífugos anulares en los que las mezclas se introducen dentro de la cuba de un rotor giratorio, en un extremo, y vuelven a salir por el extremo opuesto. La separación es el resultado de una decantación en la que la fase pesada de la mezcla se centrifuga en la periferia de la cuba mientras que la fase ligera se concentra más cerca del centro de rotación.

Los extractores que aplican una extracción de dos líquidos son, por lo general, de doble entrada, es decir que las fases líquidas que hay que mezclar y que separar entran en estos por unas tuberías generalmente diferentes. Estas se mezclan entonces en una emulsión por medio del rotor antes de entrar dentro de la cuba. Una de estas fases líquidas se denomina fase de alimentación y consta de unos solutos que hay que extraer, y la otra se denomina disolvente y capta de manera preferente algunos de los solutos. La mezcla de las fases seguida de su separación hace que estos solutos pasen al disolvente y los extractos, por lo tanto, de la fase de alimentación. La transferencia de los solutos se puede hacer también en el sentido del disolvente hacia la fase acuosa y se denomina, por lo tanto, desextracción.

A continuación se hace referencia a las figuras que se anexan:

− la figura 1 ilustra un extractor centrífugo anular conocido;

− y la figura 2, un extractor de acuerdo con la invención.

En la figura 1 se muestra un ejemplo de extractor anular conocido, en la que comprende esencialmente una caja 1 y un rotor 2 que gira dentro. El rotor 2 comprende un árbol motor 3, una cuba 4 y un bloque 5 que une a los dos elementos anteriores entre sí. Éste gira alrededor de un eje vertical, estando la cuba 4 situada en la parte inferior. La caja 1 comprende dos canales de entrada 6 y 7 de las fases, que se vierten en una cámara inferior 8 que contiene la cuba, y a continuación circulan por un hueco 9 anular estrecho entre la cuba 4 y la caja 1 en el que se ponen en emulsión mediante las fuerzas de corte producidas por la rotación de la cuba 4. Al llegar al fondo de la caja 1, estas corren bajo la cuba 4. Se instalan unos relieves denominados contrapalas 11 en el fondo de la caja 1 para frenar la rotación de la emulsión y dirigirla hacia un orificio 10, situado en el centro del fondo de la cuba 4.

Por efecto de la fuerza centrífuga, la emulsión de las fases se decanta en el interior de la cuba 4 después de haber atravesado el orificio 10, la fase pesada acumulándose contra la pared de la cuba 4 hasta una interfaz 12 y estando presente la fase ligera más allá de esta interfaz 12 hacia el eje de rotación. La mezcla separada fluye hacia la parte superior de la cuba 4 y sale de esta por una tubería 13 situada en el lado de la fase pesada y por encima de un primer desagüe 14 situado en el lado de la fase ligera. La tubería 13 conduce a una cámara intermedia de fase pesada 15, que la fase pesada abandona pasando por encima de un segundo desagüe 16, y esta se vierte hacia un 45 anillo de recogida de fase pesada 17. La fase ligera pasa a una cámara intermedia 19 y a continuación a un canal 20 de evacuación que la conduce a un anillo de recogida de fase ligera 21.

Los anillos 17 y 21 de recogida están situados en la pared periférica de la caja 1, uno por encima del otro, mientras que los elementos anteriores estaban labrados en el bloque 5 solidario con la cuba 4. Unas tuberías de salida 18 y 22 que desembocan en los anillos 17 y 21 de recogida dirigen las fases separadas hacia el exterior.

Algunas mejoras pueden hacer más complicada la estructura de este extractor anular, pero en cualquier caso nos encontramos con dificultades para el ajuste correcto del aparato, a causa de que la agitación que crea la emulsión, la decantación que crea la separación así como la capacidad de aspiración de la emulsión dentro de la cuba 55 dependen sobre todo de la rotación de la cuba 4, y de que una velocidad de rotación que concilie una función óptima de estas tres funciones es a menudo imposible de conseguir. El riesgo más importante es una aspiración excesiva de las fases en emulsión dentro de la cuba, que llevaría a un tiempo de contacto muy rápido y, en consecuencia, a una mala eficacia de transferencia, o a una aspiración de aire. Al reducir la velocidad de rotación del rotor 3, se eliminaría este riesgo, pero la decantación sería entonces menor.

También es difícil elegir las dimensiones adecuadas para los elementos del extractor y, en particular, para la cuba 4, cuyo diámetro y altura deben ser suficientes para producir el corte en la emulsión, que solo se desarrolla con la estrechez del intervalo entre la caja 1 y la cuba 4, y debe ejercerse también en una longitud de colada suficiente dentro del hueco 9. De lo que se deriva que el volumen de la cuba 4 es importante y que se incrementa, por lo tanto, 65 lo que se denomina el hold-up (el inventario) del extractor, es decir la cantidad de líquido que se retiene dentro y que se querría, por el contrario, reducir puesto que se extrae temporalmente de otros tratamientos en el proceso industrial y que complica el vaciado del extractor durante una parada.

También es desventajoso que la rotación del líquido en emulsión deba frenarse mediante las contrapalas 11 para dirigirlo hacia el orificio 10, antes de que se realice una nueva rotación dentro de la cuba 4, haciendo perder energía. 5 Por último, se ha constatado a veces que la interfaz 12 no siempre estaba en el radio esperado, lo que hace que el funcionamiento del extractor resulte incierto.

Todos estos factores explican algunos de los límites de funcionamiento, en particular para el caudal de separación, que se encuentra en este tipo de extractores.

El documento EP-A-0 312 045 describe un extractor centrífugo de acuerdo con el preámbulo de la primera reivindicación.

La invención comprende un extractor centrífugo de dos fases fluidas, que comprende un rotor central que gira alrededor de un eje de rotación y que comprende una cuba, un estátor, una cámara de decantación contenida dentro de la cuba del rotor y una cámara de emulsión contenida entre el rotor y el estátor, comunicándose las cámaras de emulsión y de decantación entre sí y estando la cámara de emulsión situada bajo la cámara de decantación, estando las cámaras de emulsión y de decantación alineadas de forma sucesiva sobre el eje de rotación del rotor, comprendiendo el rotor una pieza de eje que delimita la cámara de emulsión.

Las consecuencias de esta disposición se pueden presentar como sigue. Las dimensiones de radio de las cámaras de emulsión y de decantación se vuelven independientes, lo que permite seleccionarlas de la mejor manera posible. De este modo la cámara de emulsión se puede construir con un pequeño radio para instaurar un flujo de Couette-Poiseuille favorable para la regularidad del procedimiento, mientras que la cámara de decantación puede continuar siendo bastante ancha con un radio mayor que el de la cámara de emulsión, lo que quedaba excluido en la construcción anterior, pero permite mantener unas fuerzas centrífugas superiores.

Las alturas (o longitudes) de las dos cámaras también son independientes, lo que permite tener una cámara de decantación corta y cuyo volumen se mantiene, por lo tanto, moderado, y una cámara de emulsión larga y estrecha para favorecerla, mientras que la cámara de decantación era obligatoriamente más larga que la cámara de emulsión en el diseño conocido.

Un aspecto esencial y original de la invención es que es una construcción modular, en la que el rotor y el estátor están formados por partes ensambladas de forma separable, comprendiendo el rotor una primera parte que comprende una pared periférica de la cámara de decantación y una segunda parte que comprende la pieza de eje. Se hace, por lo tanto, posible seleccionar las dimensiones de las cámaras de emulsión y de decantación, y adaptarlas a unas condiciones particulares del procedimiento de extracción, si se dispone de juegos de... [Seguir leyendo]

1. Extractor centrífugo de dos fases fluidas, que comprende un rotor central (26) que gira alrededor de un eje de rotación (27) y que comprende una cuba (28) , un estátor (25) , una cámara (36) de decantación contenida dentro de la cuba del rotor y una cámara (32) de emulsión, comunicándose las cámaras (32) de emulsión y (36) de decantación entre sí y estando la cámara de emulsión situada aguas arriba de la cámara de decantación, estando las cámaras de emulsión y de decantación alineadas de forma sucesiva sobre el eje de rotación del rotor, comprendiendo el rotor una pieza (29) de eje que delimita la cámara de emulsión, caracterizado porque la cámara (32) de emulsión está contenida entre el rotor y el estátor, el estátor (25) y el rotor (26) están formados por unas partes ensambladas de manera separable, comprendiendo el rotor una primera de estas partes separables (50) que comprende una pared periférica de la cámara de decantación y una segunda de estas partes separables que comprende la pieza (29) de eje.

2. Extractor de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la segunda parte del rotor comprende un fondo (57) de la cuba (28) ensamblado con la primera parte (50) y unos radios (66) que unen el fondo (57) a la pieza (29) de eje.

3. Extractor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el estátor (29)

comprende dos partes superpuestas (67, 68) de las que una está atravesada por una cavidad para la cuba y la otra 20 está travesada por una cavidad que delimita una pared exterior de la cámara (29) de emulsión.

4. Extractor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la cámara de decantación tiene un radio mayor que la cámara de emulsión.

25 5. Extractor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la cámara de emulsión comunica con unos canales de introducción y de derivación de las fases (30, 31) que se extiende prácticamente en vertical al lado de la cámara de emulsión y que conducen mediante unos extremos inferiores a un extremo inferior de la cámara de emulsión.

30 6. Extractor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la pieza de eje del rotor presenta un incremento de radio, con un parte (38) extendiéndose dentro de la cámara de decantación y que va hacia la cámara de emulsión, teniendo dicha parte (38) un radio mayor que el radio de abertura de una parte (37) de la cuba (28) por la que una fase fluida ligera se vierte fuera de la cámara (36) de decantación.

35 7. Extractor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque unas cámaras intermedias de las fases (39, 43) , situadas aguas debajo de la cámara de decantación y limitadas por unos desagües anulares (37, 44) , comunican entre sí.

8. Extractor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la pieza de eje se 40 extiende dentro de la cámara de decantación y comprende unas palas.

9. Extractor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque este comprende unos anillos (40, 45) de recogida de las fases aguas debajo de la cámara de decantación y que tienen un fondo en pendiente hacia unos orificios de salida del separador.

10. Extractor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la cuba (28) comprende una parte desarmable (37) de vertido de una fase ligera fuera de la cámara (36) de decantación.

11. Extractor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el estátor (25)

50 comprende un labio anular (69) que contribuye a delimitar la cámara (32) de emulsión y que se extiende dentro de la cuba (28) .