ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Вибрационные экстракторы из "Основы жидкостной экстракции" Эффективное разделение жидких смесей в вибрационных колонных экстракторах достигается при возвратно-поступательном движении пакета перфорированных тарелок, через которые жидкость проталкивается в виде струй, распадающихся на капли в сплошной фазе, и интенсивном перемешивании жидкостей в меж-тарелочных пространствах. Аппарат в целом работает по принципу противотока фаз. [c.333] Вибрационные экстракторы обладают теми же основными достоинствами, что и пульсационные экстракторы, но, вопреки существовавшему ранее мнению, потребляют меньше энергии. В этих аппаратах могут обрабатываться жидкости повышенной вязкости. Их недостатком (весьма существенным, например, для ряда производств атомной техники) является наличие механического привода. [c.333] В отличие от пульсаций столба жидкости, вибрации тарелок осуществляются при меньших амплитудах и больших частотах. [c.333] В аппаратах одинаковых размеров (при прочих сравнимых условиях) расход энергии на перемещение тарелок меньше, чем на создание пульсации, вследствие того, что в пульсационной колонне весь объем находящейся в ней жидкости должен перемещаться на высоту, равную удвоенной амплитуде пульсации, в то время как вибрирует лишь пакет тарелок, вес которого не превышает 10% от веса жидкости в колонне. Кроме того, в вибрационном экстракторе ускорение сообщается не всему объему жидкости, а лишь его части, находящейся в непосредственной близости от тарелок. [c.333] В СССР вибрационные экстракторы были впервые применены С. М. Григорьевым и др. [209, 210] в коксохимической промышленности. В качестве опытно-промышленных рекомендовались колонны со следующей технической характеристикой диаметр отверстий в тарелках 2—4 мм (суммарная доля живого сечения ф=10— 20%), расстояние между тарелками 0,3—0,4 м, число двойных ходов тарелок / = 50—100 мин- , амплитуда вибраций 50—20 мм. [c.333] В 1966 г. был пущен в эксплуатацию [211] вибрационный экстрактор, предназначенный для экстракции фенолов из аммиачной воды каменноугольным поглотительным маслом. Диаметр смесительной зоны составлял 1,3 м, диаметры отстойных зон 3,2 м, общая высота 12,6 м. Аппарат имел 15—21 ситчатую тарелку (диаметр отверстий 5 мм), расстояние между тарелками 470—200 мм. Максимальная суммарная нагрузка аппарата составляла = 18,9 мV(м ч), минимальное значение ВЭТС=1,9 м. [c.333] В лабораторном масштабе изучались различные модификации вибрационных экстракторов с целью изыскания наилучшего компромисса между их предельной производительностью и интенсивностью массопередачи. [c.334] Карр предложил [212] увеличивать диаметр отверстий тарелок вплоть до 16 мм, доводя суммарную долю их живого сечения до 62,8%, а Чен — использовать [212а] вибрирующую насадку из металлической сетки, намотанной вокруг центрального стержня, свободный объем которой достигает 95%. [c.334] О характеристиках промышленных экстракторов этой конструкции можно судить по данным об их црименении в процессах экстракции капролактама три-хлорэтиленом и последующей его реэкстракции водой. Для производства мощ ностью 18 000 т капролактама в год потребовались экстракторы диаметром D— =0,5 м и рабочей высотой Яр=6 м (1-ая стадия) и 8 м (2-ая стадия). Показатели по суммарной нагрузке и эффективности составили соответственно W= =60 mV(m2-4), ВЭТС=0,7 м и И7=80 м /(м -ч), ВЭТС=1,1 м. [c.334] ПОЛНОСТЬЮ балансировать весовые и гидродинамические нагрузки, обеспечивая спокойную и долговременную работу привода. [c.335] Тот же принцип несколько иначе реализован в динамически уравновешенном экстракторе Прохазки и др., в котором осуществлено встречное движение соседних тарелок (рис. .28,б). Тарелки делятся на две равные группы, причем тарелки 1 одной группы чередуются с тарелками 2 другой. Каждая группа имеет самостоятельные приводы, штоки 3 и 4 которых свободно, с зазором, проходят сквозь отверстия тарелок другой группы. Штоки соединены с коленчатым валом (на рисунке не показан) кривошипы вала сообщают двум группам тарелок возвратно-поступательное движение, смещенное по фазе на 180 . В аппарате такой конструкции достигается [214] большая степень извлечения целевого продукта, чем в аппарате, показанном на рис. У.28, а. [c.335] Разработана также [215] другая разновидность динамически уравновешенного экстрактора с встречным возвратно-поступательным движением вибрирующих тарелок (рис. У.28, в). Внутри аппарата находятся две штанги 1 и 2, соединенные между собой равноплечими рычагами 3. Верхний рычаг связан штоком с кри-вошипно-шатунным механизмом привода. Закрепленные на разных штангах пакеты чередующихся друг с другом та релок 4 и 5 совершают встречное движение одновременно в вертикальной и горизонтальной плоскостях. При этом устраняется возникновение значительных динамических нагрузок на привод и днище аппарата, что имеет важное значение для вибрационных экстракторов большой единичной мощности. [c.336] Имеется указание [210], что повышение эффективности вибрационных экстракторов возможно также при циклическом режиме работы (см. с. 281) пакета подвижных тарелок. [c.336] Путем комбинирования рассмотренных выше конструкций тарелок КРИМЗ и Прохазки разработаны [216] вибрационные экстракторы с фасонной насадкой ГИАП. Насадка представляет собой пакет тарелок, отличающихся от тарелок Прохазки и др. тем, что круглые отверстия заменены прямоугольными с отбортовкой в виде направляющих лопаток, расположенных либо по концентрическим окружностям, либо вдоль линий, перпендикулярных хорде среза тарелок. Расположение прямоугольных отверстий в тарелках этой конструкции (рис. У.29) должно уменьшить (как в тарелках ГИАП-1) или полностью подавить (как в тарелках ГИАП-2) вращательное движение фаз на тарелке, которое при значительных Лр может сопровождаться отрицательным эффектом сепарации фаз под действием центробежных сил. [c.336] Опыты проводились в колонне диаметром 0к = 200 мм, Яр= = 2000 мм при /г = 50 мм, а = 30°. Гидравлику изучали на взаимнонасыщенной системе 25%-ный ТБФ в синтине — 0,5 н. раствор азотной кислоты, массопередачу—при извлечении тем же экстрагентом уранилнитрата из азотнокислых растворов. [c.337] Гидравлические характеристики (й з.2, х, Ес и д) были близкими при пульсации и вибрации. Однако эффективность массопередачи при равенстве удельной энергии, вводимой в жидкость, оказалась несколько ниже в случае вибрационного воздействия. [c.337] Заслуживают внимания некоторые результаты исследования вибрационных экстракторов с тарелками различных типов (КРИМЗ, Прохазки и ГИАП), проведенного [219] Т. К. Пелевиной в колоннах диаметром 100 и 300 мм. Было показано, что при одинаковом удельном расходе энергии интенсивность продольного перемешивания сплошной фазы в колоннах с тарелками Прохазки и ГИАП практически одинакова и примерно на 30% выше, чем в колоннах с тарелками КРИМЗ. Для тарелок одинаковой толщины при равных амплитуде вибраций и расстоянии между тарелками эффективность массообмена не зависит от типа и геометрии тарелок, а определяется в основном производительностью колонны и удельным расходом энергии. Оптимальным расстоянием между тарелками следует считать 100—150 мм. [c.337] Недостатком всех вибрационных экстракторов (по сравнению с пульсационными) является необходимость зазора между кромками вибрирующих тарелок и внутренней поверхностью стенок аппарата. Наличие зазора способствует усилению продольного перемешивания и поперечной неравномерности, причем отрицательное влияние байпасного движения жидкостей через зазор может стать существенным в аппаратах большой единичной мощности. [c.337] Гидродинамические характеристики вибрационных экстракторов изучались различными исследователями [220—223], но обобщение результатов затруднялось тем, что работы проводились в лабораторных колоннах и, как правило, только на одной системе жидкость — жидкость. [c.337] Прохазка и др. изучали [224] средний размер капель, задержку дисперсной фазы и предельные нагрузки на моделях разработанного ими экстрактора (см. рис. У.28, а) диаметром 50 и 85 мм и высотой 2 м при параметрах вибраций а = 0—8 мм, / = = 240 с на системе вода — трихлорэтилен (а=31,2-10 Н/м). [c.337] Вернуться к основной статье