ЭКСТРАКЦИОННЫЕ АППАРАТЫ, ПРИНЦИП РАБОТЫ, НАЗНАЧЕНИЕ. ТИПЫ ЭКСТРАКТОРОВ.
Практическая экстракция проводится в: экстракционнoй колонне,смесителе-отстойнике,центробежном экстракторе
Экстра́кция— метод извлечения вещества из раствора или сухой смеси с помощью подходящего растворителя (экстраге́нта). Для извлечения из смеси применяются растворители, не смешивающиеся с этой смесью.
Экстракция может быть разовой (однократной или многократной) или непрерывной (перколя́ция).
Принцип
Жидкостная экстракция предполагает перенос одного (или больше) растворимых веществ, содержащихся в подаваемом растворе, в другую несмешиваемую жидкость (экстрагент). Экстрагент, обогащенный растворимыми веществами, называется экстракт. Остаток исходного раствора без растворимых веществ называется рафинат.
Исходный раствор и экстрагент контактируют друг с другом для того, чтобы осуществился перенос растворимых веществ. Две выходящие жидкие фазы, экстракт и рафинат, разделяются статической декантацией (смеситель-отстойник) или центробежной декантацией (центробежные экстракторы).
Основное назначение процесса — удаление асфальтенов из гудрона перед его дальнейшей углубленной переработкой, в частности гидрогенизационной.
В зависимости от способа контакта фаз экстракторы подразделяются на следующие группы: ступенчатые, или секционные, дифференциально-контактные и смесительно-отстойные.
Ступенчатые (секционные) экстракторы состоят из отдельных секций, в которых изменение концентрации в фазах происходит скачкообразно. Ступенчатые экстракторы бывают без механических перемешивающих устройств (тарельчатые) и смесительно-отстойные (горизонтальные, вертикальные, вертикальные центробежные).
|
|
|
Дифференциально-контактные экстракторы обеспечивают непрерывный контакт между фазами и плавное непрерывное изменение концентраций в фазах. Дифференциально-контактные экстракторы бывают без механических перемешивающих устройств (распылительные, с тарелками-перегородками, наса- дочные) и механические (многоступенчатые смесительные, пульсационные, центробежные).
Смесителъно-отстойные экстракторы состоят из нескольких ступеней, каждая из которых включает смеситель и разделитель. В смеситель подводится внешняя энергия, за счет которой происходит диспергирование одной из жидких фаз с образованием дисперсионной фазы, распределяющейся в другой - сплошной фазе. Дисперсной фазой может быть легкая или тяжелая фаза. Разделитель является отстойником или сепаратором, в которых происходит разделение эмульсии на рафинат и экстракт.
Тарельчатые экстракторы – это колонные аппараты с ситчатыми тарелками, снабженными переливными устройствами. Взаимодействие фаз происходит в перекрестном токе на каждой тарелке. Диспергируемая фаза проходит через отверстия в тарелках и дробится на капли, а сплошная фаза движется вдоль тарелки от перелива к переливу.
|
|
|
Роторно-дисковый экстрактор относится к экстракторам с механическим перемешиванием фаз. Это вертикальный многосекционный аппарат, в котором диски разделены кольцевыми перегородками, что препятствует продольному перемешиванию потоков и способствует увеличению движущей силы процесса.
Вибрационные и пульсационные экстракторы позволяют повышать интенсивность массопередачи. Если колебательное движение жидкостям сообщается пульсатором, то экстракторы относятся к пульсационным. Если это движение сообщается посредством движущегося возвратно-поступательного блока ситчатых тарелок, насаженных на подвижной общий шток, то экстракторы относятся к вибрационным. Пульсационные экстракторы могут работать в смесительно-отстойном и эмульгационном режимах.
В центробежных экстракторах экстракция протекает при непрерывном контактировании движущихся противотоком фаз при минимальном времени взаимодействия. Массообмен в экстракторе происходит в противотоке: экстрагент проходит через тарелки вверх, а исходный раствор движется ему навстречу.
|
|
|
Экстракция из твердых тел (выщелачивание, экстрагирование) – извлечение из твердого тела одного или нескольких веществ с помощью растворителя, обладающего избирательной способностью. Выщелачивание представляет собой сложный многостадийный процесс, заключающийся в диффузии растворителя в поры твердого тела, растворении извлекаемых веществ, диффузии экстрагируемых веществ в капиллярах твердого тела к поверхности раздела фаз и массопередачи экстрагируемых веществ в ядро потока экстрагента.
Различают экстракторы по режиму работы, направлениям движения, виду циркуляции, давлению, свойствам твердых частиц, конструкции корпуса, гидродинамическому характеру процесса.
При погружении экстрагируемого материала процесс происходит в условиях противотока, когда растворитель и экстрагируемый материал непрерывно передвигаются навстречу друг другу.
Преимущество экстрагирования погружением заключается в высокой скорости, простоте конструкции экстракционного аппарата. К недостаткам следует отнести значительные габариты экстракторов по высоте, высокое содержание примесей в конечном продукте, низкую концентрацию конечного продукта. Для очистки целевого продукта применяют отстойники, гидроциклоны и фильтры. По способу погружения различают шнековый экстрактор, двухшнековый наклонный экстрактор.
|
|
|
При экстрагировании ступенчатым орошением непрерывно перемещается только растворитель, а экстрагируемый материал остается в покое в одной и той же перемещающейся емкости (ковше, камере и т.п.) или на движущейся ленте.
Недостатками данного способа являются повышенная длительность экстракции, невысокий коэффициент использования геометрического объема.
По способу орошения выделяют горизонтальный ленточный экстрактор, вертикальный ковшовый экстрактор.
При экстрагировании смешанным способом процесс протекает в две стадии. На первой стадии осуществляется тщательное замачивание и перемешивание (стадия экстракции погружением) экстрагируемого материала в прямоточно движущемся растворителе. На второй стадии методом ступенчатого орошения достигается окончательное экстрагирование и промывка материала чистым растворителем.
Экстракторы с кипящим слоем применяют для интенсификации экстракции. Экстрагирование осуществляется при низких температурах (+30...60 °С). Пары растворителя направляют в дефлегматор, а конденсат возвращают в экстрактор, подобный выпарному аппарату периодического действия.
8 ВНУТРЕННИЕ УСТРОЙСТВА КОЛОННЫХ АППАРАТОВ. ТИПЫ ТАРЕЛОК, ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ И ТРЕБОВАНИЯ К НИМ.
К внутр. устройствам относят тарелки, насадки и роторные конт. устр-ва
В ректификационных и абсорбционных колоннах применяются тарелки различных конструкций (колпачковые, клапанные, струйные, провальные и т. п.), существенно различающиеся по своим рабочим характеристикам и технико-экономическим данным. При выборе конструкции контактного устройства учитывают как их гидродинамические и массообменные характеристики, так и экономические показатели работы колонны при использовании того или иного типа контактных устройств.
В настоящее время в промышленной практике известны сотни различных конструкции тарелок, которые можно классифицировать по способу передачи жидкости с тарелки на тарелку, по способу взаимодействия жидкой и паровой (газовой) фаз, по характеру диспергирования взаимодействующих фаз, по конструкции устройства для ввода пара (газа) в жидкость
По способу передачи жидкости различают тарелки со специальными переливными устройствами (рис) и тарелки провальные. У тарелок со специальными переточными устройствами жидкость перетекает с тарелки на тарелку отдельно от потока пара через специальные каналы.
В зависимости от нагрузки по жидкости и технологического назначения колонны переток жидкости может осуществляться одним, двумя и более потоками (рис. а -в). При применении тарелок с большим числом потоков следует учитывать, что при этом уменьшается длина пути жидкости на тарелке и, как следствие, снижается эффективность массопередачи. Колонна разбивается на несколько самостоятельных отсеков, что препятствует перераспределению пара по сечению аппарата в целом и ухудшает равномерность работы тарелок.
Существют след. типы тарелок: противоточные( решетчатые, трубчатые, волнистые), прямоточные(вихревые, центробежные); перекрестно-прямоточные(струнные, -”- с отбойниками, клапанные, жалюзийно-клапанные, пластинчато-балластные); перекрестноточные(ситчатые с отбойниками, колпачковые, клапанные, ситчато-клапаные, S-образные с клап.,)
Тарелки класифицируються по способу передачи Ж (со специальными переточчными устройствами и провалочные), по хар-ру ориентирования взаимодействующих фаз, по конструкции устройства ввода пара и Ж.
При выборе способов крепления внутр. устройств следует соблюдать след. условия: 1)простота и надежность крепления 2)применение материалов аналогичных корпусу3)минимальн. влияние на прочность корпуса аппарата
Для разделения Ж., диспергированной в потоке паров и движущейся вместе с ним вверх, в рект. колонне устанавл-ют отбойные устр-ва (распологаются в эвапорационной части (над вводом сырья)) Наиболее распространены пластинчатые и уголковые отбойники
А- однопоточная, б-двухпоточная, в-четырехпоточная, г-каскадная(эффективны в аппаратах большого диаметра), 
Дата добавления: 2019-11-25; просмотров: 3276; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!