Экстракторы ступенчатого типа

К этой группе экстракторов относятся: тарельчатые колонны без механических перемешивающих устройств; вертикальные смесители-отстойники и горизонтальные смесители-отстойники.

Принцип действия тарельчатых колонн, в том числе с ситчатыми тарелками, состоит в том, что дисперсная фаза многократ­но коалесцирует и редиспергируется на тарелках или под ними. Дискретный контакт фаз осуществляется также в пульсацион-ных тарелках, работающих при небольшой интенсивности пуль­сации в режиме смесителя-отстойника.

Однако наибольшее распространение из конструкций ступен­чатого типа получили смесители-отстойники. Смеситель-отстой­ник имеет на каждой ступени камеру смешения и камеру отстоя. Фазы перемешиваются разнообразными механическими и пнев­матическими устройствами. Объем камеры отстоя, как правило, определяется скоростью коалесценции, поэтому интенсивность перемешивания ограничена.

Смесители-остойники могут быть вертикальными и горизон­тальными. Вертикальные колонны обычно имеют малую и сред­нюю производительность. Они компактны, занимают малую площадь. К этим экстракторам относятся, например, колонна Шейбелля, вертикальная колонна с центральным валом, несу­щим ряд лопастных мешалок. Между мешалками расположены секции для расслаивания, заполненные насадкой.

Очень большую производительность имеют горизонтальные смесители-отстойники. В технологии редких металлов широко применяют смесители-отстойники ящичного типа. Они выгодно отличаются от других простотой конструкции: имеют небольшую высоту, а поэтому требуют меньше затрат на монтаж и эксплуа­тацию; в них отсутствуют дорогостоящая насадка и свойствен­ный колоннам канальный эффект, их легче ремонтировать и чистить. Смесители-отстойники устойчивы в работе, мало чув­ствительны к колебаниям расхода фаз, легко входят в режим после временной остановки.

Горизонтальный смеситель-отстойник ящичного типа имеет несколько ступеней, каждая из которых состоит из смесительной и отстойной камер. В смесительной камере происходит интенсив­ное смешение фаз с помощью турбинной мешалки или пульса­ции. Из смесительной камеры эмульсия поступает в отстойную камеру через окно, расположенное в средней части перегородки, разделяющей обе камеры.

Более тяжелая фаза поступает из отстойной камеры в смеси­тельную следующей ступени через отверстие в нижней части разделяющей перегородки, а более легкая переливается в пре­дыдущую ступень через верхнее окно перегородки. Таким обра­зом, в каждой ступени осуществляется прямоточное, движение фаз, в то время как аппарат в целом работает по принципу про­тивотока (рис. 61).

Рис 61. Схема движения фаз в смесителе-от­стойнике (Джемрек У. Д., 1965, с. 156, рис. 3.19): С - смеситель; О - отстойник.

Имеется много конструктивных вариантов смесителей-отстой­ников. На рис. 62 изображен смеситель-отстойник с насосом-смесителем. В этом аппарате легкая фаза движется самотеком, а тяжелая фаза перекачивается насосом.

Рис. 62. Смеситель-отстойник с насосом-смесителем (Джемрек У. Д., 1965, с. 160, рис. 3.23).: а - схема ступени и направление потоков (1 - тяжелая фаза; 2 - легкая фаза); б - три соседние ступени (А - легкая фаза; В - смесь фаз; С - тяжелая фаза).

Перемешивание фаз в смесителях-отстойниках может осуществляться как с помощью механических мешалок, так и потоком воздуха. Смесители-отстойники с пневматическим перемешиванием имеют преимущество, заключающееся в отсутствии механически вращающихся устройств. Однако эти аппараты обычно небольшой производительности, так как с увеличением производительности возрастает удельный расход воздуха. Пневматическое перемешивание нецелесообразно применять также при работе с легколетучей органической фазой.

Эффективность каждой ступени смесителя-отстойника редко бывает ниже 70-80% и иногда близка к 100%. Эти аппараты сравнительно легко моделировать. Основным недостатком горизонтального смесителя-отстойника является большая площадь, занимаемая этим аппаратом, по сравнению с экстракционной тонной. Несмотря на этот недостаток, смесители-отстойники получили очень широкое распространение в промышленности.