ЭКСТРАКТОРЫ С ПОДВОДОМ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ К ПОВЕРХНОСТИ КОНТАКТА ФАЗ: РОТОРНО-ДИСКОВЫЕ, ПУЛЬСАЦИОННЫЕ И ВИБРАЦИОННЫЕ ЭКСТРАКТОРЫ. СМЕСИТЕЛЬНО-ОТСТОЙНЫЕ ЭКСТРАКТОРЫ.
Роторно-дисковый экстрактор(рис. 7) относится к экстракторам с механическим перемешиванием фаз. Он представляет собой вертикальный многосекционный аппарат, в цилиндрическом корпусе которого по оси установлен ротор с круглыми горизонтальными дисками. Диски вращаются в средней плоскости секции экстрактора и разделены кольцевыми перегородками, что препятствует продольному перемешиванию потоков и способствует увеличению движущей силы процесса. При вращении ротора диски создают осевые потоки сплошной фазы, направленные от оси ротора к стенкам экстрактора. Достигнув стенок, жидкость движется вдоль них вверх и вниз в пространстве, ограниченном кольцевыми перегородками. Отражаясь от колец перегородки, жидкость меняет направление и движется к оси экстрактора. Так возникают тороидальные потоки сплошной фазы. В верхней и нижней частях экстрактора расположены отстойные зоны. Капли легкой фазы — экстракта движутся вверх и коалесцируют в верхней отстойной зоне. Для лучшего разделения фаз диаметр отстойных зон несколько превышает диаметр зоны смешения. Рис. 7
Роторно-дисковый экстрактор
Вибрационные и пульса-ые экстракторы позволяют повысить интенсивность массопередачи и использовать положительные качества гравитационных экстракторов (простота конструкции, низкая стоимость, небольшие затраты на эксплуатацию).
Колебательное движение жидкостям может сообщаться установленным вне экстрактора пульсатором либо посредством движущегося возвратно-поступательного блока ситчатых тарелок, насаженных на подвижный общий шток. В первом случае экстрактор называется пульсационным (рис. 9), во втором — вибрационным.
|
|
|
Золотниково-распределительный механизм состоит из диска, вращающегося в неподвижном корпусе. Диск и корпус имеют по два окна для соединения пульсационной камеры с системой сжатого воздуха и для сообщения камеры с атмосферой. При совпадении прорезей для сжатого воздуха на диске и корпусе жидкость в пульсационной камере находится под избыточным давлением. За счет перепада давления жидкость приобретает поступательное движение. Когда пульсационная камера сообщается с атмосферой, при совпадении прорезей сброса давления на вращающемся диске и корпусе происходит сброс давления и жидкость совершает возвратное движение. Регулируя частоту вращения диска, можно изменять частоту колебания жидкости в экстракторе. Амплитуда колебаний определяется давлением сжатого воздуха. Частота пульсаций обычно составляет 30...250 мин-1, а амплитуда — 2...25 мм.
Рис. 9. Пульсационный экстрактор:
|
|
|
1 - неподвижный корпус; 2- вращающийся диск; 3 — окна для соединения с системой сжатого воздуха; 4 — окно для сообщения с атмосферой; 5—пульсационная камера
В зависимости от произведения амплитуды на частоту колебаний (AJ) пульсационные экстракторы могут работать в смесительно-отстойном и эмульгационном режимах.
В смесительно-отстойном режиме за один цикл пульсаций легкая фаза, перемещаясь с нижней на вышележащую тарелку, диспергируется на тарелке и коалесцирует в межтарельчатом пространстве. Тяжелая фаза движется навстречу через слой легкой жидкости. Для этого режима характерны небольшие продолжительность контакта фаз и площадь межфазной поверхности. С возрастанием А/ размер капель уменьшается и возникает эмульга-ционный режим, для которого характерно наличие мелких капель примерно одного диаметра, заполняющих весь межтарельчатый объем экстрактора.
Размер отверстий в тарелках экстрактора составляет 3...5 мм, площадь всех отверстий принимается равной 20...25 % площади поперечного сечения колонны; расстояние между тарелками 50 мм.
Лучшее распределение и диспергирование достигаются на тарелках с прямоугольными отверстиями и направляющими лопатками.
|
|
|
В вибрационных экстракторах вибрация блока тарелок происходит при больших частотах и меньших амплитудах, чем пульсация жидкости в пульсационных экстракторах. Расход энергии на вибрацию блока тарелок значительно меньше, чем в пульсационных экстракторах на перемещение всего столба жидкости.
Преимущество пульсационных и вибрационных экстракторов—эффективная массопередача, которая достигается путем увеличения коэффициентов массоотдачи, средней движущей силы процесса и создания развитой поверхности фазового контакта. ВЭТС в таких экстракторах в 5...6 раз ниже, чем в тарельчатых ситчатых экстракторах.
Удельные нагрузки [30...80 м3/(м2•ч)] превышают допустимые в роторно-дисковых экстракторах.
Высокая эффективность массопередачи позволяет значительно сократить металлоемкость экстракционного оборудования, что приводит к снижению капитальных затрат.
В то же время для пульсационных и вибрационных экстракторов требуются более мощные фундаменты, выдерживающие значительные динамические нагрузки. Эксплуатационные затраты для таких экстракторов несколько выше, чем для обычных тарельчатых экстракторов.
Смесительно-отстойные экстракторы состоят из нескольких ступеней, каждая из которых включает смеситель и разделитель. В смесителе в результате подвода внешней энергии происходит диспергирование одной из жидких фаз с образованием дисперсионной фазы, которая распределяется в другой — сплошной фазе. Дисперсной фазой может быть как легкая, так и тяжелая фаза.
|
|
|
В разделителе, который представляет собой отстойник, а в современных установках — сепаратор, эмульсия разделяется на рафинат и экстракт. Схема простейшего смесительно-отстойного экстрактора приведена на рис. 5.
Посредством соединения нескольких смесительно-отстойных секций образуются различные по схемам экстракционные установки.
Приведенная схема из-за присущих ей недостатков, а именно: громоздкости, значительной производственной площади, высокой металло- и энергоемкости, вытесняется более совершенными конструкциями.
Рис. 5. Смесителъно-отстойная экстракционная установка:
1 — экстрактор; 2— сепаратор
63 ДИСТИЛЛЯЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ. ЗАКОН РАУЛЯ. УРАВНЕНИЕ РАВНОВЕСНОЙ ЛИНИИ, ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ЛЕТУЧЕСТЬ. ИЗОБРАЖЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ДИСТИЛЛЯЦИИ НА У-Х И T-X-Y ДИАГРАММАХ.
Дистилляция— перегонка, разделение жид смесей на отличающиеся по составу фракции.
Основана на различии в составах жидкости и образования из нее паров. Осуществляется путем частичного испарения и последующей конденсации пара. Отогнанная фр (дистиллят Д) обогащена более летучими (низкокипящими) компонентами, а не отогнанная жидкость (кубовый остаток) менее летучими (высококипящими).
Если из исходной отгоняется не одна фракция, а несколько , то такой дистиллят называется фракционной или дробной. В зависимости от условий процесса, дистилляция бывает молекулярной и простой.
Простая дистилляция — проводиться при таких р, когда длина свободного пробега молекул намного меньше, чем расстояние между поверхностями испаряющийся Ж и конденсацией пара. t такого процесса опр-ся условиями фазового равновесия между Ж и паром. Если необходимо понизить t, то применяют Д под вакуумом, с вод паром или инерт газами.
Аппараты, кот исп-ся при простой Д дел-ся на емкостные и пленочные. В емкостных аппаратах нах-ся большой объем Ж и происходит интенсперемещивание в результате кипения.
Молекулярная Д – основана на зависимости скорости испарения в-ва от его молекулярной m при t ниже t кипения Ж и низких р. При этом длина своб пробега молекул уже соизмерима с расстояниями между поверх конденсации пара и испар Ж. При этом молекулы соударяются от-но редко и двигаются незав друг от друга. Расход и состав паровой фазы оп-ря скоростями испарения отд компонентов. Но не один из процессов не дают возможность получить продукт с опр концентрации. Для получ продукт с опр концентрацией и высоким выходом ис-ся процесс ректификации
Закон Рауля связывает давление насыщенного пара над р-ром с его составом; формулируется следующим образом:
Парциальное давление i-ого компонента в идеальном р-ре равен произвпарц р насыщенных паров, при данной t, на мольную концентрацию компонента в жид фазе. рi=Pixi, Р нас паров каждого комп вычисляется по формуле Антуана tgP=A-B/(C+t). А,В,С опр-ся экспериментально.
Ж начинает кипеть при t, при которой р ее насыщ паров =р внешн среды.
π=∑рi=рнккх`+рвкк(1-х`). получаем уравнение для построения нижней изобары х`=(π- рвкк)/ (рнкк-рвкк). По з-ну Дальтона, парцр компонента газ смеси = произв р в системе на мольную долю компонента в газ смеси. При р=const,з-н Рауля-Дальтона: рi=Pixi= πуi, получаем уравнение верхней изобары у`=(рнкк х`)/ π.
Уравнение равновесия фаз: для НКК - у`=(рнкк х)/ π, ВКК – (1-у`)=(р2 (1-х`))/ π. если разделить, р1/р2=α-получим коэффициент летучести. Уравнение равновесия фаз бинарной смеси и устанавливает зависимость между равновесными концентрациями в жидкой и паровой фазах.у`/(1- у`)=α(x`/(1-x`)). уравнение представляет собой гиперболу, изгиб которой зависит от α.
на х-у диаграмме построена кривая равновесия жидкой и паровой фазы при внешнем давление π при ta-w. полученные при разных температур t равновесные составы жидкой x` и паровой y` фаз при давление π могут быть представлены в системе координат t-x,y. по оси абсцисс отложениы концентрации x` и y`, отвечающие разным температурам t.
Дата добавления: 2019-11-25; просмотров: 297; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!