ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Аппараты, в которых транспортирование взаимодействующих фаз осуществляется за счет энергии жидкости или газа из "Экстрагирование из твердых материалов" Аппараты с перемещением взаимодействующих фаз за счет энергии жидкости и газа получили широкое распространение в процессах гидрометаллургии урана, редких и цветных металлов в процессах ионообменной технологии, в каталитических (гидрокрекинг, гидрогенизация) и других процессах. [c.206] Особое место следует отвести процессам массообмена между жидкой и газовой фазами, осуществляемым в трехфазном псевдоожижен-ном слое в многоступенчатых аппаратах на поверхности твердой подвижной насадки [15]. [c.207] Аппараты с гидравлическим перемещением взаимодействующих фаз. Одним из путей интенсификации экстракционных процессов, является их проведение во взвешенном слое. Так, например, известны многочисленные аппараты для растворения различных природных солей или других материалов в восходящем потоке растворителя (рис. 5.22 и 5.23). Сорбционные процессы при ионообмене также часто осуществляют во взвешенном (псевдоожижепном) слое (в условиях внешнедиффузионной кинетики). Проведение процесса в псевдоожи-женном слое (ПС) приводит к ликвидации мертвых зон в объеме ионита, увеличивает его полную динамическую обменную емкость, повышает скорость сорбции, позволяет осуществлять сорбцию из труднофильтруемых растворов с мелкодисперсными частицами (например, из суспензий) и т. д. Большим достоинством проведения процесса ПС ионита является стабильность гидравлического сопротивления слоя в широком диапазоне нагрузок при этом также легко может быть осуществлен гидротранспорт частиц ионита. Приведем еще несколько примеров аппаратов с Г1С для экстракционных процессов. [c.207] Родионов [16] предложил конструкцию аппарата, в котором твердая фаза движется под действием силы тяжести, а в отдельных зонах, расположенных по высоте аппарата, осуществляют рециркуляцию экстрагента, организуя, таким образом, многоступенчатый противоток (рис. 5.24). [c.207] На рис. 5.26 представлена схема экстрактора с пульсационным перемешиванием. Такие аппараты могут работать периодически и непрерывно. Пульсации создаются при помощи пневматических пульсаторов (например, с золотниковым распределительным меха-низмом). Непрерывнодействующий пульсационный экстрактор по-казан на рис. 5.27. Конструкция предназначена для ионообменной технологии. [c.209] К достоинствам пульсационных аппаратов относятся отсутствие движущихся частей в рабочей среде, конструктивная простота и надежность в работе. Основные недостатки сводятся к невозможности растворения грубодисперсных материалов и низкому к.п.д. передачи энергии (50—60 %), который в 1,5 раза ниже по сравнению с механическими мешалками. Однако в ряде случаев они оказываются более экономичными, так как резко сокращаются затраты на обслуживание. [c.209] Аппараты с газлифтным перемещением фаз. Эрлифтное перемешивание твердой и жидкой фаз, участвующих в процессе массообмена, использовалось впервые для процесса выщелачивания солей металлов из рудных суспензий в аппаратах Пачука. [c.209] Аппарат Пачука представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд с коническим днищем, обычно имеющим угол конусности 60°, диаметр около 7 м и общую высоту приблизительно 14 м. Иногда воздух, подаваемый через отверстие в нижней конической части, свободно поднимается в объеме жидкости. Чаще по центру аппарата вертикально устанавливают циркуляционную трубу (для аппарата указанных выше размеров — диаметром около 0,45 -м), проходящую от дна почти до поверхности жидкости. В литературе имеются данные о том, что уменьшение высоты циркуляционной трубы с 14 до 6 м приводит к увеличению скорости растворения при обработке золотосодержащих руд растворами цианидов. [c.209] Развитие конструкций аппаратов такого типа привело к использованию комбинированного пневмомеханического перемешивания системы жидкость—твердое тело (при использовании гребковой мешалки в аппарате устанавливают эрлифт с центральной трубой, в отдельных случаях импеллерную мешалку размещают под центральной трубой эрлифта). Иногда аппарат снабжают лопастной мешалкой и периферийными эрлифтами для создания циркуляционных контуров суспензии. [c.210] На рис. 5.28 в верхней зоне аппарата установлено специальное сепарирующее устройство, предотвращающее вынос твердой фазы из рабочей зоны (или из зоны реакции) и обеспечивающее лучший контакт между тремя фазами. [c.210] Схема многоступенчатого противоточного аппарата с трехфазным псевдоожиженным слоем представлена на рис. 5.29. В таком аппарате можно обрабатывать дисперсный твердый материал, плотность которого выше плотности растворителя. Это условие необходимо соблюдать для обеспечения бесперебойной работы перемешивающих эрлифтов на ступенях контакта и для обеспечения возможности г ередачи суспензии по переточным трубам в секции, расположенные выше. Многоступенчатый массообменный аппарат, также пригодный для обработки измельченных материалов, приведен на рис. 5.30. [c.210] На рис. 5.31 показ-ан реактор для трехфазных систем или для контактирования твердого материала с жидкостью, запатентованный в США и Великобритании. [c.211] Простотой конструкции и высокой эффективностью отличается аппарат (рис. 5.32), разработанный В. И. Полтав-цевым с соавторами [19]. [c.211] Для интенсификации (за счет противоточного движения фаз) в аппарате размещены параллельно установленные на перфорированной перегородке вертикальные пластины с переточными [окнами и поворотными планками. Корпус 1 выполнен в виде параллелепипеда, причем горизонтальная продольная перегородка 2 сделана полой (для подвода теплоносителя). Корпус отделен от газовой камеры 3 горизонтальной перегородкой 4, расположенной над перфорированной перегородкой 2. При этом образуется циркуляционный контур. В корпус вмонтированы штуцера для ввода и вывода фаз. На перфорированной перегородке 2 установлены вертикальные перегородки с переточными окнами 5, в которых шарнирно закреплены поворотные планки. [c.211] Таким образом, в каждой секции аппарата создается интенсивный поток смеси фаз по замкнутому циркуляционному контуру с противоточной подачей жидкой и твердой фаз из секции в секцию. [c.212] Аппарат сконструирован на-кафедре процессов и аппаратов ЛТИ им. Ленсовета, испытан и освоен в Кузбасском политехническом институте. Он обеспечивает сокращение расхода реагента в несколько раз по сравнению с противоточной перколяционной батареей и увеличение степени извлечения целевого компонента из твердой фазы, при использовании аппаратов в процессах промывки существенно сокращается количество промывных (сточных) вод. [c.212] На кафедре процессов и аппаратов ЛТИ им. Ленсовета был разработан также экстрактор [201, состоящий из ряда последовательно соединенных ячеек (секций), в каждой из которых смесь жидкой и твердой фаз интенсивно перемешивается газом (воздухом) и перемещается по определенному циркуляционному контуру. (Зсобенности контура заключаются в том, что, во-первых, в потоке газа, который подается в него, при помощи специальной газораспределительной решетки создается неравномерный профиль скоростей струек газа. Это позволяет плавно изменять скорость движения агрегатов частиц, образующихся при взаимодействии потока газа с суспензией, и, таким образом, избежать резкого изменения направления и величины скорости частиц друг относительно друга, что значительно уменьшает их истирание. Во-вторых, с целью улучшения условий сепарации как твердых частиц от газожидкостной смеси, так и воздуха от суспензии, поток газа с суспензией в каждой секции подают вдоль зеркала слоя, что позволяет частицам равномерно осаждаться в жидкости (экстрагенте). [c.212] Экстрактор (рис. 5.33) состоит из корпуса 1, разделенного перегородками на секции 2, в каждой из которых соосно расположены корпуса двух газлифтов (один имеет кольцевое, другой — трубчатое сечение) с загрузочной воронкой 3. Устье излива одного из газлифтов снабжено конусным коллектором, в верхней части которого имеются отверстия 4, а в нижней части — перетоки 5. Для интенсификации процесса и полного использования энергии газа при работе газлифтов в нижней части корпусов вместе с барботерами м ожет быть размещена группа газоструйных акустических излучателей, работающих с разбавлением рабочей среды газом. В установке имеется перфорация 4, вентили 6 и 10, барботеры 7, трубы для подачи газа 8, коллектор газа 9, загрузочное отверстие 11, разделительное устройство 12, насадка 13, загрузочное отверстие 14, выгрузной шнек 15, труба для подачи экстрагента 16 и коллектор 17. [c.212] При установившемся режиме работы каждого газлифта твердая фаза захватывается газожидкостным потоком и транспортируется к устью излива, где происходит разделение фаз. [c.212] Вернуться к основной статье