Экстракционные колонны без подвода внешней энергии

Простейшим типом экстракторов являются распылительныеколонны (рис. 4.6, а).

В полую вертикальную цилиндрическую колонну 2, заполненную сплошной фазой, с помощью диспергирующего устройства 1 распределяется (здесь — снизу) в виде капель дисперсная фаза. С другого конца (здесь — сверху) в колонну вводится сплошная фаза. В качестве диспергаторов обычно используют сопла и перфорированные распределители. Противоточное движение фаз обеспечивается силой тяжести, т.е. различием плотностей фаз. Образовавшиеся в диспергаторе капли проходят по колонне через сплошную фазу и коалесцируют в отстойной зоне 3 на поверхности раздела фаз 4; за пределами этой зоны находится сплош­ной слой дисперсной (здесь — легкой) фазы. В зависимости от того, какая фаза (тяжелая — ТФ или легкая — ЛФ) диспергируется, граница (поверхность) разде­ла фаз располагается в нижней или верхней части колонны. Наряду с отстойной зоной, где находится граница раздела фаз, экстракционная колонна обычно имеет также вторую сепарационную зону 5.

В распылительной колонне поток дисперсной фазы движется преимущественно по центральной части поперечного сечения, что приводит к возникновению градиента плотности эмульсии по сечению и, как следствие, к образованию циркуляционного контура, охватывающего весь рабочий объем экстрактора. При этом структура потока сплошной фазы приближается к полному перемешиванию Поэтому эффективность распылительных экстракторов обычно не превышает 1—2 теоретических ступеней.

Снижение гидродинамических неоднородности достигается также путем заполнения колонны насадкой. Насадочные экстракторы по простоте конструкции стоят вслед за распылительными. В рабочей зоне 2 экстрактора (область колонны между двумя концевыми сепарационными зонами) на опорных решетках 6 располагаются слои насадки 7 (рис. 4.6,6). Эффективность массообмена в насадочных экстракторах выше, чем в распылительных, однако их удельная производительность ниже.

Рис. 4.6. Экстракционные колонны без подвода внешней энергии:

а — распылительная колонна, б — насадочная колонна;

1 — диспергатор, 2 — рабочая зона, 3, 5 — концевые отстойники, 4 — поверхность (граница) раздела фаз, 6 — опорные решетки, 7 — слои насадки, 8 — безнасадочные промежутки, 9 — распределитель сплошной фазы;

/ — тяжелая фаза, II — легкая фаза

Большое распространение получили также тарельчатые экстракционные колонныс ситчатыми, жалюзийными тарелками и тарелками других типов. В колонных экстракторах с ситчатыми тарелками (рис. IX-22) может быть обеспечено диспергирование как легкой, так и тяжелой фазы. В последнем случае переливные патрубки 2 направлены вверх, а подпорные слои тяжелой фазы образуются над тарелками. Ситчатые тарелки 1 имеют отверстия диаметром 3 — 9 мм, расположенные по вершинам равносторон­него треугольника с шагом 12 — 20 мм. Скорость движения дисперсной фазы через отверстия тарелки принимают в пределах 0,15 — 0,3 м/с.

.

Рис.4.7 Схема экстрактора с ситчатыми тарелками:

1 — полотно ситчатой тарелки; 2 — переливной патрубок. Потоки: / — сырье; II — растворитель; III — рафинатный раствор; /V — экстрактный раствор