ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Устройство и принцип действия экстракторов из "Процессы и аппараты химической технологии Часть 2" По принципу взаимодействия или способу контакта фаз экстракторы подразделяют на две группы ступенчатые и дифференциально-контактные. Внутри этих групп экстракторы часто подразделяют на гравитационные (скорость фаз в них обусловлена разностью плотностей этих фаз) и механические (при добавлении потокам энергии извне путем механического перемешивания, действием центробежной силы, поршневым пульсатором и т. д.). Практически в любом из аппаратов названных групп для увеличения поверхности контакта фаз одна из фаз различными способами диспергируется и распределяется в другой, сплошной фазе в виде капель. После каждого перемешивания фаз в аппаратах следует сепарация этих фаз, что необходимо прежде всего для регенерации экстрагента (под действием гравитационных или центробежных сил). Отметим также, что в промышленности обычно применяют непрерывнодействующие экстракторы. [c.157] Ступенчатые экстракторы. Экстракторы этой группы состоят из дискретных ступеней, в каждой из которых происходит контакт фаз, после чего они разделяются и движутся противотоком в последующие ступени. [c.157] На рис. 18-15 представлена схема одноступенчатой (а) и многоступенчатой б и в) установок одного из самых распространенных типов ступенчатых экстракторов-смеситель но-отстойного. [c.157] Каждая ступень такого экстрактора состоцт из смесителя I, где происходит собственно процесс экстракции при интенсивном перемешивании фаз, и отстойника 2, в котором осуществляется отделение экстракта от рафината. В смесителе происходит полное смешение фаз (т. е. этот аппарат работает по модели идеального смешения-МИС) и вследствие этого в смесителе обычно достигается состояние равновесия между фазами. Таким образом, в одной ступени фазы двг жу ся прямоточно по отношению друг к другу, в то время как в целом в усга1.овке создается противоточное движение фаз. [c.158] При каскадном соединении ступеней (рис. 18-15,6) тяжелая фаза движется от ступени к ступени самотеком, а легкая должна перекачиваться насосами 3. В горизонтальных смесительно-отстойных экстракторах для перемещения легкой и тяжелой фаз от ступени к ступени устанавливают насосы (на рис. 18-15, в насосы для перемещения легкой фазы не показаны), что усложняет экстракционную установку и удорожает ее эксплуатацию. В случае, если равновесие между фазами устанавливается быстро, роль экстрактора вместо смесителя с мешалкой могут выполнять насосы. [c.158] Смесительно-отстойные экстракторы большой производительности (до 1500 м /ч) находят применение в гидрометаллургии, технологии урана и в различных других многотоннажных производствах. [c.159] Дифференциально-контактные экстракторы. Экстракторы этой группы отличаются непрерывным контактом между фазами и плавным изменением концентрации по высоте аппарата. В таких экстракторах (в отличие от ступенчатых) равновесие между фазами по сечению аппарата не достигается. Дифференциально-контактные экстракторы компактнее ступенчатых и занимают меньшую производственную площадь. [c.159] В гравитационных экстракторах движение фаз происходит вследствие разности их плотностей. К гравитационным экстракторам относятся распылительные, насадочные и тарельчатые колонны. [c.159] Наиболее простыми по устройству представителями гравитационных экстракторов являются распылительные колонны (рис. 18-16). [c.159] В распылительных колоннах отсутствуют какие-либо внутренние устройства, вследствие чего фазы в колонне могут свободно циркулировать в вертикальном направлении, т.е. в этих аппаратах имеются условия для продольного перемешивания фаз. Это явление еще более усиливается при увеличении отношения диаметра к высоте колонны. Продольное или обратное перемешивание, как известно, приводит к снижению скорости массопередачи в результате уменьшения движущей силы процесса. Поэтому распылительные экстракторы являются аппаратами низкой эффективности высота единицы переноса в этих экстракторах достигает 5-6 м. К недостаткам распылительных экстракторов относится также снижение скорости захлебывания с увеличением доли диспергированной фазы в системе, так как при этом снижается сечение для движения сплошной фазы и увеличивается унос капель. [c.160] Важным достоинством распылительных экстракторов является возможность обработки в них загрязненных жидкостей. Иногда эти аппараты применяют для экстрагирования из пульп. [c.160] Достаточно широкое распространение в промышленности получили насадочные экстракторы (рис. 18-17), которые по конструкции аналогичны насадочным абсорберам. [c.160] В качестве экстракторов в принципе можно использовать любую из рассмотренных в гл. 16 конструкций тарельчатых колонн, но в промышленности наибольшее применение нашли ситчатые экстракторы (рис. 18-18). В этих аппаратах одна из жидких фаз многократно диспергируется и коалесцирует, проходя через большое число сверленых или штампованных отверстий в тарелке 1. Скорость процесса экстракции при этом возрастает вследствие многократного диспергирования фазы, что сопровождается концевыми эффектами при входе этой фазы из отверстий тарелки в сплошную фазу. Поскольку этот процесс связан с практически скачкообразным изменением концентрации, то иногда ситчатые экстракторы относят к аппаратам ступенчатого типа. Некоторые авторы ситчатые экстракторы считают аппаратами промежуточного ИЛИ смешанного типа. [c.161] Ситчатые гравитационные экстракторы просты по устройству, имеют достаточно высокую производительность, в них отсутствуют движущиеся части, вследствие секционирования (тарелками) продольное перемешивание в этих аппаратах невелико. [c.161] Ситчатые экстракторы применяют в производстве синтетического каучука (для экстракции дивинила), в нефтехимии (для экстракции сероводорода из сжиженных газов и др.), в фармацевтической и других отраслях промышленности. [c.161] К механическим экстракторам относятся дифференциально-контактные экстракторы с подводом внешней энергии в контактирующие фазы. [c.162] Одним из распространенных в технике механических экстракторов является роторно-дисковый экстрактор (рис. 18-19). [c.162] В результате в каждой секции возникают тороидальные замкнутые потоки сплошной фазы, приводящие к интенсивному перемешиванию фаз. При этом дисперсная фаза многократно дробится дисками при столкновении со стенками и под действием турбулентных пульсаций. Дробление на капли сопровождается их коалесценцией при взаимных столкновениях, что способствует повышению интенсивности процесса массопередачи. После перемешивания при обтекании кольцевых перегородок, ограничивающих секции колонны, фазы частично разделяются вследствие разности плотностей. В отстойных зонах 4 и б фазы разделяются и затем выходят из аппарата. [c.162] Роторные экстракторы различаются в основном конструкцией перемешивающих устройств. Так, вместо гладких дисков применяют различного вида мешалки, иногда секции заполняют насадкой и т. п. [c.162] Вернуться к основной статье