ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Роторные экстракторы из "Основы жидкостной экстракции" За последние годы широкое распространение в промышленности получили роторные колонные экстракторы, которые в ряде производств, требующих умеренного числа теоретических ступеней разделения (до десяти), вытеснили старейшие аппараты с механическим перемешиванием — смесительно-отстойные экстракторы [104, 105]. [c.297] Вместе с тем роторным экстракторам в той или иной степени присущ общий недостаток — наличие масштабного эффекта, т. е. довольно значительное возрастание ВЭТС (или ВЕП) при увеличении диаметра аппарата. Как известно, этот эффект обусловлен гидродинамическими причинами — неравномерностью поля скоростей по высоте и поперечному сечению аппарата, образованием застойных зон, байпасированием и другими явлениями, способствующими усилению продольного перемешивания и нарушению равномерной структуры потоков в аппарате. [c.297] Типы роторных экстракторов. Одной из первых конструкций роторных экстракторов является колонна Шайбеля [106]. По оси цилиндрического корпуса 1 (рис. V.14, а) вращается ротор 2 в виде вала с открытыми турбинными мешалками, расположенными в средней плоскости каждой смесительной секции 3. Эти секции чередуются с отстойными секциями I, заполненными насадкой, способствующей коалесценции капель. В колонне Шайбеля другой модификации [107] секционирование было осуществлено (рис. V.14, б) не с помощью слоев насадки, а путем установки в корпусе / горизонтальных статорных колец 2 и кольцевых перегородок 3, находящихся сверху и снизу каждой мешалки 4 ротора. [c.298] Несмотря на то, что в колоннах Шайбеля (рис. V. 14) довольно )езко выражен масштабный эффект, по имеющимся сведениям 108], эти аппараты применяют в нефтеперерабатывающей промышленности США, причем диаметр их достигает 2 м. [c.298] Роторно-дисковый экстрактор (рис. [c.299] При вращении дисков под действием сил поверхностного трения и центробежных сил создаются токи сплошной фазы, направленные к стенкам аппарата, причем на радиальное движение жидкости накладывается осевое. Достигнув стенок аппарата, жидкость движется вверх и вниз вдоль стенки и отражается кольцами статора. В результате в каждой секции образуются тороидальные замкнутые потоки сплошной фазы (рис. V.16 справа). [c.300] Диспергируемая фаза движется противотоком к сплошной. Под действием срезающих усилий, создаваемых дисками, она дробится на капли, которые отбрасываются в поток сплошной фазы. Циркулирующие капли колеблются и разрушаются при комбинированном воздействии трения о диски, столкновений со стенками и турбулентных пульсаций. Дробление на капли сопровождается их коалесценцией при взаимных столкновениях, что способствует повышению интенсивности массопередачи. Подъем легкой фазы противотоком к тяжелой происходит за счет разности плотностей фаз. [c.300] К рабочей смесительной зоне / аппарата примыкают отстойные зоны II и III. В одной из них (в зависимости от того, легкая или тяжелая жидкость является сплощной фазой) поддерживается уровень раздела фаз. Например, при диспергировании легкой фазы капли поднимаются вверх и коалесцируют полностью на границе раздела в зоне II. Для лучшего разделения фаз диаметр отстойных зон может быть больше диаметра смесительной зоны. [c.300] Интересной модификацией роторных экстракторов является предложенный Мишеком [113] асимметричный РДЭ, или АРДЭ (рис. У.17). В корпусе 1 аппарата смесительные секции 2 отделены друг от друга перегородками статора 3 и сообщаются между собой через отстойные зоны 4, отделенные от смесительных вертикальной сегментной перегородкой (экраном) 5. Для лучшего разделения фаз в отстойной зоне устанавливаются горизонтальные ребра 6, плоскость которых совпадает с плоскостью дисков. Ротор 7 установлен асимметрично относительно оси колонны, но в центре смесительных секций. При таком устройстве кромки дисков расположены ближе к стенкам аппарата, чем в обычном РДЭ, что обеспечивает эффективное диспергирование даже в аппаратах больших диаметров. [c.301] Асимметричные РДЭ изготовляют больших размеров (диаметром до 3,2 м, высотой до 17 м). Сопоставление в сравнимых условиях свидетельствует, по некоторым данным [116],, о том, что для многотоннажных производств применение АРДЭ более экономично, чем РДЭ и колонн Шайбеля. [c.302] Одной из новых конструкций роторных экстракторов, нашедших промышленное применение за последние годы, является колонна Кюни, секция которой показана на рис. У.18. Ротор колонны состоит из вала с закрытыми турбинными мешалкамИ / (имеющими изогнутые лопатки), создающими преимущественно радиальные потоки жидкости в каждой секции, ограниченной тарелками 2 статора, перфорированными отверстиями большого диаметра. [c.302] Колонна характеризуется гибкостью конструкции, позволяющей легко варьировать геометрию отверстий тарелок статора и высоту секции, чтобы достичь более равномерной задержки и дисперсности по высоте колонны даже при существенном изменении вдоль нее физических свойств обрабатываемых жидкостей. [c.302] По имеющимся данным [117], колонны Кюни изготовляют диаметром по 2,5 м. Эффективность одной из колонн диаметром 2,3 м, имеющей 48 секций, соответствовала 14 теоретическим ступеням при удельной производительности, суммарной по обеим фазам, около 43 м/.(м ч). Проектируются трёхроторные колонны такого типа диаметром 5 м. [c.302] Опубликованы результаты исследований размеров капель [118], продольного перемешивания [119, 120], а также эффективности массообмена [120] в колоннах Кюни. [c.302] Роторные экстракторы (РДЭ и АРДЭ) нашли широкое применение в нефтеперерабатывающей промышленности, где они эффективно используются в различных условиях, в том числе при повышенных давлениях, достигающих 4 МПа [121] в химической промышленности, в частности, в производстве капролактама [122]. [c.302] Однако ОНИ не могут быть рекомендованы для экстрагирования, сопровождающегося медленно протекающими химическими реакциями, или экстрагирования с очень малым временем контакта фаз, а также для процессов, протекающих в условиях значительных радиоактивных излучений. Следует отметить, что предельная производительность РДЭ ориентировочно на 20—40% ниже соответствующей производительности пульсационных колонн. [c.303] Расчет роторных экстракторов при отсутствии предварительных экспериментальных данных сопряжен с определенными трудностями, обусловленными сложностью гидродинамической обстановки в аппаратах этого типа. [c.303] Для определения показателя степени т применимо выражение, идентичное (V.46), но при (0к)=0. [c.304] Уравнение (V.45) получено для систем жидкость — жидкость со следующими пределами изменения физических свойств рс=998—1591 кг/м рд= = 875—1614 кг/м , Цс-10 = 0,74—25,2 кг-м- -с , ог-10 =3,5—43 Н/м. Средняя относительная ошибка, получаемая при расчете по уравнению (V.45), составляет 8%. [c.304] Вернуться к основной статье