Конспект лекций для студентов специальности 5В070900 Металлургия Шымкент, 2020 г
жүктеу/скачать 8,06 Mb.
|
В роторно-дисковых экстракторах по оси колонны вращается ротор-вал, на который насажены плоские диски, перемешивающие жидкость (рис. 7.7). Колонна делится на секции кольцевыми перегородками, укрепленными на стенках обечайки аппарата, причем диски на ходятся на середине высоты каждой секции. Движущиеся противотоком жидкие фазы смешиваются в каждой секции и в некоторой степени разделяются при обтекании неподвижных кольцевых перегородок, ограничивающих секции, и у стенок обечайки аппарата. В верхней и нижней частях колонны расположены отстойные зоны. Высота рабочей зоны (участок с кольцевыми перегородками и дисками) определяется свойствами обрабатываемой экстракционной системы, т. е. числом теоретических ступеней для разделения компонентов. Производительность и эффективность роторно-дискового экстрактора зависит от частоты вращения ротора, соотношения размеров дисков и кольцевых перегородок, расстояния между ними, соотношения расходов фаз. Роторные колонны с мешалками используют в целях интенсификации процесса массобмена экстракционных процессов за счет увеличения межфазной поверхности. В вибрационных экстракторах используются пульсации малой амплитуды и высокой частоты (рис. 7.8). Перемешивание фаз осуществляется при помощи движущихся механических органов, размещенных внутри колонны (пакета тарелок с отверстиями). Тарелки в колонне крепятся к общему Стержню и совершает возвратно-поступательное движение. Продольное перемешивание в вибрационной колонне увеличивается с повышением частоты вибраций, диаметра отверстий в тарелках и расстояния между ними. Для уменьшения продольного перемешивания вибрирующие тарелки занимают не все сечение аппарата, а сплошная фаза движется не через отверстия в тарелках, где образуются капли, а в межтарельчатом пространстве. Пульсационные ситчатые колонны состоят из непосредственно технологического аппарата, пневматической системы пульсаций, включающей пульсационную камеру (аккумулятор энергии импульсов), пульсопровод (передатчик импульсов), генератор импульсов (пульсатор) и вспомогательного оборудования. Генератор импульсов через пульсопровод генерирует в пульсационной камере импульсы определенной мощности и приводит в колебательное движение жидкостную систему. При движении пульсирующего потока через встроенные в аппарат неподвижные устройства обеспечивается требуемый гидродинамический режим движения потока и смешения фаз. Колонны работают при противоточном и прямоточном движении фаз (рис. 7.9). В пульсационных насадочных экстракторах интенсификация процесса достигается за счет турбулизации жидкости и увеличения поверхности контакта фаз под действием пульсаций при многократных соударениях капель с насадкой и их деформации. Насадочные колонны с пульсацией могут стабильно работать, обеспечивая интенсивность массообмена в несколько раз большую, чем гравитационные насадочные колонны. Предпочтительная область их применения - обработка жидкостей, требующих полной изоляции рабочей среды от обслуживающего персонала; кроме того, они более приспособлены для работы на загрязненных жидкостях, чем обычные насадочные колонны, но менее пригодны для легко эмульгируемых жидкостей.
Рис. 7.9 Схема пульсационного колонного экстрактора А) при диспергирования легкой фазы; Б) при диспергирования тяжелой фазы К старейшим экстракционным аппаратам относятся горизонтальные смесители-отстойники. Они состоят из ряда ступеней, причем каждая включает смесительную и отстойную камеры, в которых фазы движутся прямотоком, в то время как аппарат в целом работает по принципу противотока фаз. Для непрерывнодействующих горизонтальных смесителей-отстойников с механическим перемешиванием характерны следующие достоинства: - Высокая эффективность ступеней, которая может приближаться к эффективности равновесной (теоретической)ступени; - Гибкость конструкции, позволяющей в случае необходимости легко изменять число ступеней аппарата; - Пригодность для работы в широких пределах изменения физических свойств и объемного соотношения фаз; - Легкое масштабирование: сохранение концентраций фаз по ступеням после остановки, что обеспечивает быстрый последующий ввод аппарата в нормальную эксплуатацию. Смесительно-отстойные ящичные экстракторы применяют на разделительных установках различной производительности. В таком аппарате интенсивность смешения, поверхность массообмена и движение тяжелой фазы обеспечиваются импеллерными мешалками 6 (рис. 7.10). Легкая фаза движется самотеком или принудительно. Конструкция позволяет осуществить рециркуляцию любой из фаз, а регулирование уровня раздела на выходе тяжелого реагента можно производить при помощи специальной камеры, находящейся под дополнительным давлением воздуха. В настоящее время для ряда отраслей промышленности требуются смесительно - отстойные экстракторы большой производительности (1000... 1500 м3/ч и более), состоящие из десятков ступеней. Для обработки легко эмульгируемых систем, чувствительных к срезающим усилиям, создаваемым мешалкой, разработаны промышленные аппараты, в которых эффективное время пребывания составляет лишь 10...20 с. Смеситель аппарата такого типа имеет цилиндрический корпус 1, снабженный мешалкой 2, выполняющий функции одновременно смесительного и насосного устройств (рис.30). Диаметр мешалки составляет 70...90% диаметра смесителя. Мешалка снабжена большим числом лопаток и находится между двумя неподвижными горизонтальными дисками 3. Над мешалкой и под ней расположены рециркуляционные камеры 4. Для ускорения циркуляции по траекториям, указанным стрелками, камеры снабжены криволинейными перегородками; при этом скорости жидкостей при рециркуляции не менее чем на порядок выше их скорости при поступлении к мешалке. Рис. 7.10. Схема экстракторов типа смеситель-отстойник 1-гидрозатвор импеллерной мешалки; 2- отстойная камера; 3- жалюзи; 4- отверстия для перетока легкой фазы; 5- смесительная камера; 6 - импеллерная мешалка; 7- отверстие для тяжелой фазы. Сверху объем смесителя ограничен глухой коаксиальной цилиндрической крышкой б. Над ней расположен периферийный кольцевой канал 7, по которому эмульсия поднимается, а затем по переливной трубе 8 поступает тангенциально в компактный отстойник. Камера отстойника делится неподвижными перегородками, слегка наклоненными в направлении движения эмульсии, на 40 - 50 отсеков, благодаря чему отстаивание протекает в слоях толщиной 20...30 мм. Производительность аппарата (при диаметре смесителя 1270 мм) достигает 200 м3/ч. Центробежные дифференциально-контактные экстракторы. Отличительной особенностью центробежных экстракторов является существенное ускорение в них процессов смешения и разделения жидких фаз в поле центробежных сил и, соответственно, малое время пребывания разделяемых жидкостей, обычно исчисляемое секундами и не превышающее минут. Эти экстракторы могут успешно работать на системах жидкость - жидкость с малой разностью плотностей и при малой объемной доле экстрагента. Эти достоинства имеют решающее значение при выборе относительно дорогих (по капитальным затратам и эксплуатационным расходам) центробежных экстракционных машин для обработки лабильных и легко эмульгируемых продуктов. Центробежные экстракторы делятся на две основные группы: - дифференциально-контактные, в которых процесс протекает при близком к непрерывному контактировании движущихся встречных потоков фаз; - камерные, или дискретно-ступенчатые, состоящие из отдельных ступеней (камер), в каждой из которых осуществляются последовательно смешение и разделение движущихся противотоком фаз. Экстрактором дифференциально-контактного типа является центробежный экстрактор (рис. 7.10). Он имеет цилиндрический ротор 1, закрепленный на полом горизонтальном валу 2. Ротор и вал вращаются с большой скоростью (1200...5000 мин"1) в опорах станины 3. Ротор заключен в кожух 4 со Съемной крышкой. На концах полого вала имеются каналы, через которые легкая ЛФ и тяжелая ТФ фазы раздельно подаются в ротор и отводятся из него. Вал приводится во вращение через клиноременную передачу 5. Корпус ротора состоит из внутренней и наружной концентрических обечаек б и 7, закрытых с торцов боковыми стенками. Внутри ротора находится пакет концентрических цилиндров 8, расположенный с зазором относительно боковых стенок корпуса; цилиндры закреплены в двух боковых дисках. Цилиндры имеют отверстия круглые плоские либо в виде коротких сопел, либо прямоугольной формы с отбортовкой, от чего существенно зависит эффективность разделения фаз. Отверстия в смежных цилиндрах расположены взаимно противоположными группами, что позволяет удлинить путь и увеличить продолжительность контакта жидкостей. Взаимодействующие жидкости подают под избыточным давлением через каналы вала 2, при этом тяжелая жидкость поступает в ротор через сопла у его внутренней обечайки б, а легкая - через сопла у наружной обечайки 7. Через контактные элементы (цилиндры) жидкости движутся противотоком, многократно перемешиваясь друг с другом (при истечении тяжелой жидкости через отверстия) и сразу же разделяясь в каналах между цилиндрами под действием центробежных сил. Рис. 7.10. Центробежный дифференциально-контактный экстрактор. Многократное противоточное перемешивание фаз является характерным признаком центробежных экстракторов этого типа. Рафинат и экстракт удаляются через раздельные коаксиальные каналы в цапфах вала 2. жүктеу/скачать 8,06 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|