ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные размеры экстракционных аппаратов из "Основные процессы и аппараты химической технологии Кн.1" Для определения величины don предложены многочисленные эмпирические формулы, построенные большей частью иа основании опытов с двумя перемешиваемыми жидкостями (в отсутствие третьего экстрагируемого компонента). Эти формулы плохо согласуются между собой по той причине, видимо, что в опытах ие всегда используются совершенно чистые жидкости (присутствие поверхностно-активных примесей влияет иа распределение капель по размерам) и, кроме того, иа результаты измерения могли повлиять также время пребывания жидкостей в зоне смешения, конструкции и размеры перемешивающих устройств. [c.592] С учетом той или иной закономерности изменения don предложен ряд формул для непосредственного расчета величины а. Так, применительно к диспергированию органических жидкостей в воде можно использовать следующую формулу а = С (We° Re° 3° /dJ, где We = pjt d /a — приведенный критерий Вебера я — частота вращения мешалки, об/с м — Диаметр мешалки, м Рс — плотность сплошной фазы, кг/м о — межфазное поверхностное натяжение, Н/м Re = nd — центробежный критерий Рейнольдса Vg — кинематическая вязкость сплошной фазы, м7с. Коэффициент С зависит от конструкции мешалки и составляет для шестилопастной турбниной мешалки — 29,5, для мешалки с двумя вертикальными лопастями — 18,65, для пропеллерной мешалки — 13,7. [c.592] Колонные экстракторы. Наиболее простые по своему устройству распылительные колонны, как уже сказано выше, обладают низкой эффективностью вследствие нарушения противотока фаз продольным перемешиванием. На практике эти колонны все же целесообразно применять в тех случаях, когда одна или обе жидкости содержат взвешенные твердые частицы (отсутствие внутренних распределительных устройств препятствует засорению колонны) и необходимое число ступеней равновесия мало (2—5). Преимуш,еством распылительных колонн является высокая пропускная способность [часто более 200 м /(м -ч)1, которая, однако, ограничена определенным пределом. Дело в том, что с увеличением потока дисперсной фазы при постоянном расходе сплошной возрастает объемная доля (задержка) первой, уменьшается плош,адь для прохода и увеличивается скорость второй фазы. Эта скорость может достигнуть значения, при котором дисперсная фаза изменит направление движения и будет уноситься сплошной фазой, т. е. колонна начнет захлебываться и нарушится ее нормальный рабочий режим. Аналогичная картина будет наблюдаться в случае увеличения потока сплошной фазы при постоянном расходе дисперсной. Таким образом, каждой скорости дисперсной (обычно более легкой) фазы соответствует определенная скорость сплошной (более тяжелой), при превышении которой невозможна нормальная работа колонны. [c.593] В формулах (в) — (д) коэффициенты массоотдачи выражены в кмоль/[(м -с- кмоль/м )1 Шц — скорость свободного осаждения (всплывания) капли Од — коэффициент диффузии экстрагируемого вещества в дисперсной фазе. [c.594] Насадочные колонны, как уже отмечалось, эффективнее распылительных благодаря меньшему продольному перемешиванию и более интенсивному редиспергированию капель. Они обладают, однако, меньшей производительностью, так как значительная часть их поперечного сечения занята насадкой (кольца, седла и т. п.). Во избежание растекания капель при контакте с поверхностью насадки материал последней должен предпочтительно смачиваться сплошной фазой. Размер элемента насадки, как и в других насадочных колоннах, не должен превышать 1/8 их диаметра с целью уменьшения объема пристенного пространства и канало-образования. Одновременно следует учесть, что в экстракционных насадочных колоннах средний размер образующихся капель i/yp (следовательно, и удельная поверхность дисперсной фазы) зависит от размера элемента насадки /. При этом для каждой жидкостной системы существует критический размер элемента насадки / р, определяемый по формуле / р = 2,42 (a/g Ар) - м. [c.594] Рабочую высоту колонны (высоту слоя насадки) определяют при помощи уравнения массообмена, принимая для коэффициентов массоотдачи расчетные формулы (в), (г), (д). [c.595] Ситчатые колонны имеют перфорированные тарелки с круглыми отверстиями диаметром от 3 до 6 мм, расположенными в вершинах равносторонних треугольников или квадратов с шагом 12—19 мм. Как и в случае насадки, во избежание растекания дисперсной фазы, материал тарелок должен смачиваться предпочтительно сплошной фазой. [c.595] Скорость Оом обеспечивает распад вытекающей струп иа мелкие капли вблизи поверхности тарелки в промышленных ситчатых колоннах Оон= 0.15 0.30 м/с. [c.596] Если суммарная площадь отверстий в тарелке равна а площадь поперечного сечения колонны за вычетом переливов равна S, тоЛо = 0,1135 (с) рц/Др) [(I— — (Sg/S)2] и Лд = O,612o/dp Др, где dp—диаметр капли при Од = 0,03 м/с (при Оо 0.3 м/с величиной ha можно пренебречь). [c.596] Расстояние между ситчатыми тарелками h слагается из высот слоев дисперсной (Лд) и сплошной (Лс) фаз, т. е. h = Лд + ft . Если линейная скорость сплошной фазы в переливе равна о , то можно принять = 0,23 (о р ,/Др). [c.596] Роторно-дисковые колонны имеют соотношения между диаметром самой колонны (йк), диаметром диска (d ) и высотой камеры (/ к — расстояние между смежными дисками или шайбами) в следующих пределах к/ о = = 1,5—3,0 (/Лк = 2—8. [c.596] Средний диаметр капель для каждой жндкостной системы можно приближенно определить поформуле ,р= С(о /Л р - ), где Л/уд — удельный расход энергии иа вращение ротора колонны, Вт/м С — величина, характерная для каждой жидкостной системы, определяется опытным путем. [c.597] Опытные значения Кп и Кс располагаются в промежутке между обоими крайними состояниями, ио обычно они ближе к случаю без циркуляции жидкости в каплях. [c.597] Колонны С чередующимися смесительными и отстойными секциями, несмотря на сравнительно широкое применение в промышленности (диаметр превышает 2 м), изучены пока недостаточно. Методы расчета их предельной пропускной способности и эффективности пока отсутствуют, поэтому определение основных размеров данных колонн возможно лишь на основании опыта промышленной эксплуатации. Результаты экспериментальных исследований колонн малых размеров (как правило, диаметром не выше 300 мм) указывают на сильную зависимость их эффективности не только от физико-химических свойств взаимодействующих жидкостей, но также от выбора дисперсной фазы, направления массообмена (из сплошной фазы в дисперсную или наоборот) и скорости вращения ротора. В среднем рассматриваемые колонны по производительности и эффективности близки к роторно-дисковым пропускная способность по сумме обоих потоков равна 15—25 м /(м -ч), а ВЭТТ колеблется в пределах от0,6 до 1,0 м. Заметим, что при прочих равных условиях зависимость эффективности от скорости вращения ротора носит экстремальный характер. [c.597] Вернуться к основной статье