ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Оборудование для жидкостной экстракции из "Машиностроение Энциклопедия Т IV-12 " Экстракция в системе жидкость - жидкость представляет собой процесс извлечения одного или нескольких компонентов из исходного раствора в несмешивающийся с раствором растворитель, называемый экстрагентом. [c.588] Экстракцию широко используют для концентрирования одного или нескольких компонентов, разделения близких по свойствам веществ и очистки. Ее применяют в процессах переработки нефти для разделения ароматических и алифатических углеводородов, в химической технологии, в том числе для разделения изомеров, обезвоживания уксусной кислоты, при получении различных лекарственных препаратов. и др. [17, 25, 27, 35, 48, 62, 76, 78]. [c.588] Классификация экстракторов. Промышленные экстракционные аппараты можно подразделить на периодически и непрерывно действующие, а по принципу взаимодействия или способу контакта фаз - на дифференциально-контактные и ступенчатые. [c.588] Дифференциально-контактные экстракторы отличаются непрерывным контактом между фазами и плавным изменением концентраций вдоль длины (высоты) аппарата. Они компактны и не требуют большой производственной площади. Вместе с тем, в аппаратах этого типа может происходить значительное уменьшение средней движущей силы за счет продольного перемешивания. [c.588] Ступенчатые аппараты состоят из дискретных ступеней, в каждой из которых осуществляется контактирование фаз, после чего они разделяются и движутся по принципу противотока в последующие ступени. Продольное перемешивание в этих аппаратах значительно слабее, чем в дифференциально-контактных, а эффективность ступеней высокая. Однако необходимость разделения фаз между соседними ступенями может приводить (при плохо отстаивающихся системах) к существенному увеличению размеров аппарата и объема находящегося в нем экстрагента. [c.588] Экстракторы классифицируют по роду сил, под действием которых осуществляется диспергирование одной фазы в другой под действием гравитационных сил (разности плотностей фаз) и под действием внешней энергии. Введение внешней энергии возможно путем сообщения жидкости колебательного движения (пульсации или вибрации), перемешивания механическими мешалками, контактирования в поле центробежных сил. [c.588] Выбор конструкции аппарата для конкретного производственного процесса жидкостной экстракции основан на технико-экономическом сравнении разных конструкций с учетом их производительности, разделительной способности, энергетических затрат, а также капитальных и эксплуатационных расходов. В некоторых случаях, в первом приближении, ограничиваются одним из критериев сравнения различных экстракторов - фактором эффективности, который представляет собой отношение предельно допустимой удельной производительности fV, м /(м с), суммарной по обеим фазам, к высоте эквивалентной теоретической ступени ВЭТС, м, или к высоте единицы переноса ВЕП, м. Эта величина, обратная времени задержки жидкости в аппарате, может рассматриваться как удельная разделительная мощность, определяющая съем продукции, м /с, с единицы рабочего объема аппарата [78]. [c.589] К гравитационным экстракторам относятся распылительные, ситчатые и насадочные колонны [25, 67, 78]. Все гравитационные экстракторы отличаются простотой конструкции (обусловленной отсутствием движущихся частей) и низкой стоимостью эксплуатации. Производительность гравитационных экстракторов (особенно распылительных) относительно высокая, но интенсивность массопередачи в них низкая. [c.589] Распылительный экстрактор (рис. 5,6.1) представляет собой полую колонну, заполненную сплошной фазой. Для создания большой поверхности контакта дисперсная фаза распыляется при помощи распределительного устройства в сплошной фазе. Распылительные колонны используют в основном в тех случаях, когда требуется достичь высокой производительности аппарата при низком числе теоретических ступеней контакта фаз (не более двух). [c.589] В ситчатых колоннах с перфорированными тарелками и переливными устройствами диспергируемая фаза, проходя через отверстия тарелок, многократно дробится на капли, а сплошная фаза движется перекрестным током в межтарельчатом пространстве и через сливы перетекает с тарелки на тарелку (рис. 5.6.2). [c.589] пройдя сквозь отверстия тарелок, коа-лесцируют и образуют подпорный слой под каждой тарелкой или над ней, в зависимости от того, какая фаза диспергируется легкая (ЛФ) или тяжелая (ТФ). [c.590] Ситчатые гравитационные экстракторы отличаются высокой производительностью (уступая лишь распылительным колоннам), а также надежностью в работе. Благодаря секционированию продольное перемешивание в этих экстракторах невелико. Вместе с тем, они не пригодны для обработки жидкостей с малой разностью плотностей (ориентировочно менее 50 кг/м ), содержаших твердые примеси в количествах 0,1 % (по массе). [c.590] В насадочных колоннах для уменьшения продольного перемешивания экстракционную колонну заполняют насадкой, которая служит одновременно для ускорения протекания процессов коалесценции и диспергирования капель дисперсной фазы. Насадочные колонны используют в основном для систем, не имеющих твердой фазы. В них можно достичь степени извлечения, соответствуюшей нескольким теоретическим ступеням разделения. [c.590] Производительность и эффективность ро-торно-дискового экстрактора зависит от частоты вращения ротора, соотнощения размеров дисков и кольцевых перегородок, расстояния между ними, соотношения расходов фаз. [c.591] Роторные колонны с мешалками используют в целях интенсификации процесса мас-собмена экстракционных процессов за счет увеличения межфазной поверхности. [c.591] Мешалки располагаются на центральном валу (рис. 5.6.4). Секционирование осуществляется за счет горизонтальных кольцевых перегородок. Верх и низ колонны служат для отстаивания. [c.591] Колонны с механическим перемешиванием отличаются простотой конструкции перемешивающего устройства, малым расходом энергии, простотой обслуживания и низкой чувствительностью к твердым примесям. Стоимость механических экстракционных колонн на 30... 50 % ниже стоимости тарельчатых и насадочных колонн. [c.591] К горизонтальным роторным экстракторам относится горизонтальный разбрызгиваю-ще-черпаковый экстрактор (рис. 5.6.5) [78]. Внутри горизонтального цилиндрического корпуса 1 на центральном валу 2 смонтированы диски 3, между которыми расположен ряд черпаков (ковшей) 4. Жидкости движутся противотоком по периферийному щелевому пространству между стенкой корпуса I экстрактора и черпаками 4. Сечение щелевого канала для прохода жидкостей выбирают таким, чтобы общий перепад давлений был не слишком велик, но достаточен для сведения к минимуму продольного перемешивания. При медленном вращении ротора каждая из фаз диспергируется одна в другой, что является принципиальной особенностью аппарата данной конструкции. [c.591] В вибрационных экстракторах используются пульсации малой амплитуды и высокой частоты (рис. 5.6.6) [78]. Перемешивание фаз осуществляется при помощи движущихся механических органов, размещенных внутри колонны (пакета тарелок с отверстиями). Тарелки в колонне крепятся к общему стержню и совершают возвратно-поступательное движение. [c.592] С целью нахождения компромисса между предельной производительностью и интенсивностью массопередачи разработана конструкция вибрационного экстрактора, получившего промышленное применение. В корпусе I колонны на центральном штоке 2 вибрирует пакет ситчатых тарелок 3, имеющих срезанные в виде сегмента кромки у противоположных концов смежных тарелок (рис. 5.6.7, а). При этом в смежных тарелках образуются каналы, смещенные друг относительно друга на угол 180°, так что взаимное направление фаз в колонне приближается к перекрестному току. [c.592] Вернуться к основной статье