ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Тарельчатые пульсационные колонны из "Физико-химические основы жидкостной экстракции" Наибольшее распространение получили тарельчатые пульсационные колонны, снабженные перфориройанными тарелками без переливных патрубков. Эти колонны сочетают в себе высокую производительность ситчатых колонн с эффективностью, свойственной пульсационным колоннам. Изучению этого типа пульсационных колонн посвящено наибольшее количество исследований [70—77]. [c.250] При этом режиме в работе колонны различаются несколько стадий. Во время движения пульсирующего столба жидкости вверх происходит диспергирование легкой фазы, которая продавливается через отверстия перфорации. При движении столба жидкости вниз происходит диспергирование тяжелой фазы. [c.250] Дальнейшее увеличение интенсивности пульсации или нагрузки колонны приводит к ее захлебыванию. [c.250] Интересной особенностью этих колонн является то, что захлебывание их происходит и при очень малых интенсивностях пульсации, когда объем жидкости, передавливаемый через отверстия тарелок, меньше объема, подаваемого в колонну. Таким образом, для каждого объема цилиндра пульсатора и каждой интенсивности пульсации существует не только максимальная, но и минимальная рабочая нагрузка. [c.250] Здесь е —отношение площади отверстий в тарелке к площади сечения колонны /р — расстояние между тарелками. [c.251] Согласно имеющимся данным [18], уравнение (8.62) дает хорошее совпадение с экспериментом (отклонение расчетных величин от опытных данных не превышает 20%) и хорошо отражает качественные зависимости, найденные многими авторами [5, 42, 47, 83, 84]. [c.251] Вообще работа пульсационной тарельчатой колонны в значительной мере связана с правильностью выбора размеров и мощности пульсатора. Большая работа по изучению необходимой мощности пульсатора была проведена Зюлковским, который показал, что мощность, необходимая для приведения в пульсирующее движение столба жидкости, пропорциональна корню кубичному из интенсивности пульсации [85]. [c.251] Основные принципы расчета мощности пульсаторов изложены в книгах Кафарова и Зюлковского [86, 18]. [c.251] Интересно отметить, что увеличение подачи сплошной фазы при постоянном соотношении потоков снижает эффективность колонны. Однако такое снижение наблюдается лишь при малых значениях интенсивностей пульсации. Влияние соотношения потоков фаз отражается уравнением (8.75). [c.254] Map и Бобб [69] установили, что высота единицы переноса, отнесенная к сплошной фазе, пропорциональна отношению подач диспергированной и сплошной фаз в степени 0,636. Таким образом, имеюш,иеся в литературе данные о влиянии нагрузки на эффективность работы пульсационных тарельчатых колонн противоречивы. Это противоречие усугубляется наличием в колонне продольного перемешивания, несколько отличного по своей природе от продольного перемешивания в других типах экстракционных колонн. [c.255] В ситчатой пульсационной колонне отсутствует противоток в обычном смысле. Так как движение легкой фазы вверх происходит лишь в момент движения вверх всего столба жидкости и, наоборот, движение тяжелой фазы происходит лишь при движении столба жидкости вниз, то перемешивание сплошной фазы, движущейся через слой диспергированной фазой, наблюдается лишь в пространстве между тарелками. При этом увеличение подачи диспергированной фазы, равно как и увеличение соотношения подач сплошной и диспергированной фаз вызывают усиление продольного перемешивания в пространстве между тарелками и снижают эффективность колонны. Однако этот тип продольного перемешивания, характерный в основном для распылительных колонн, не является решающим фактором. Объем жидкости, передавливаемой через отверстие тарелки за один цикл пульсации, зависит лишь от объема рабочей части пульсатора. При движении столба жидкости вверх вместе с диспергированной (легкой) фазой на лежащую выше тарелку передавливается некоторый объем сплошной фазы, равный разности между объемом рабочей части цилиндра пульсатора и объемной подачей легкой фазы, отнесенной к одному циклу пульсации. Подобное же явление наблюдается при движении столба жидкости вниз, если диспергируется тяжелая фаза. Наряду с этим наблюдается возврат некоторого количества диспергированной фазы. Если последнее приводит к возрастанию времени контакта фаз и, в конечном итоге, к увеличению эффективности колонны, то возврат сплошной фазы снижает движущую силу процесса и уменьшает интенсивность массопередачи. Влияние подачи диспергированной фазы и соотношения подач диспергированной и сплошной фаз на этот тип продольного перемешивания противоположно их влиянию на перемешивание в зоне между тарелками. Так, увеличение подачи диспергированной фазы уменьшает объем сплошной фазы, возвращающейся в цикл пульсации, и тем самым снижает эффект продольного перемешивания. [c.255] Как было показано выше, увеличение подачи диспергированной фазы также оказывает двойное действие. При малых подачах диспергированной фазы оно приводит к выравниванию концентрации в пространстве между тарелками и снижает эффективность колонны. Однако дальнейшее увеличение подачи диспергированной фазы перестает оказывать влияние на продольное перемешивание в этой зоне и наложение положительного влияния эффекта подачи диспергированной фазы на возраст сплошной фазы вызывает возрастание эффективности колонны. Таким образом объясняется наличие минимума зависимости эффективности колонны от подачи диспергированной фазы [92]. В целом продольное перемешивание в пульсационных тарельчатых колоннах резко снижает их эффективность. По имеющимся в литературе данным, эффективность колонны снижается при этом в 2—3 раза [95—97]. [c.256] Если учесть, что интенсивность пульсации и нагрузка колонны по каждой из фаз оказывает влияние не только на продольное перемешивание, но также на общую поверхность контакта фаз и величину У. С. колонны, становится ясно, что наложение различных факторов должно привести к противоречивым данным о влиянии той или иной переменной на общую эффективность колонны при различных гидродинамических условиях в аппарате и физико-химических свойствах системы. Отсюда вытекает необходимость изучения массопередачи в пульсационной тарельчатой колонне на основании определенной и достаточно полной физической модели процесса. Отметим, что сказанное выше может быть распространено и на другие виды экстракционного и вообще химического оборудования. [c.256] Вернуться к основной статье