4. Устройство экстракционных аппаратов

545

Пульсационный ситчатый экстрактор (рис. ХШ-24, а) представляет собой обычную колонну / с ситчатыми тарелками, к которой присоединен пульсатор 2. По аналогии с насосами различают пульсаторы поршневые (плунжерные), мембранные, сильфонные и пневматические. Поршневой пульсатор — это бесклапанный поршневой насос, который присоеди­няется либо к линии подачи легкой фазы (рис. ХШ-24, а), либо непосред­ственно к днищу колонны. С помощью пневматического пульсатора (рис. ХШ-24, б) при движении поршня 1 периодически изменяется давле­ние воздуха или инертного газа над свободным уровнем жидкости в ка­мере 5, соединенной с насосом. Эти колебания давления, в свою очередь, вызывают колебательное движение жидкости в экстракционной насадоч- ной колонне 3.

Отделение аппарата от пульсатора значительно облегчдет обслужива­ние экстракционной установки в тех случаях, когда недопустимо сопри­косновение обслуживающего персонала с обрабатываемыми жидкостями и требуется полная герметизация аппаратуры, например при работе с радиоактивными и ядовитыми растворами. В этом заключается специфи­ческое и существенное достоинство пульсационных экстракторов, которые по интенсивности массопередачи и производительности близки к механи­ческим экстракторам с мешалками.

а — ситчатый с поршневым пульсатором; б — насадочный с пневматическим пульса­тором; 1 — колонна с ситчатыми тарелками; 2 — пульсатор; 3 — насадочная колонна;

4 — поршень; 5 — камера.

Основной недостаток пульсационных экстракторов — ограниченность диаметра этих аппаратов (обычно не более 600—800 мм). С увеличением диаметра возрастают трудности гидродинамического характера (неравно­мерность распределения скоростей по сечению аппарата, возможность кавитации), а также резко увеличивается расход энергии на сообщение- пульсаций большим объемам жидкости в аппарате.

Экстракторы с вибрирующим внутри корпуса пакетом тарелок назы­ваются часто вибрационными экстракторами. В этих аппаратах могут быть достигнуты значительные производительности (суммарно по обеим фазам) в сочетании с высокими степенями извлечения целевого продукта.

Использование центробежных'сил является эффективным средством улучшения не только смешения, но и разделения фаз при экстракции.

Принцип, работы центробежного экстрактора ясен из рис. ХП1-25. Жидкости поступают под напором с противоположных концов в каналы

а

б .

Рис. ХІП-24. Пульсационные колонные экстракторы:

Центробежные экстракторы

18. Д. Г. Касаткин

Гл. XIII. Экстракция

быстро вращающегося вала I, на котором закреплен ротор (барабан) 2. Плотность соединения труб для подвода жидкостей и вращающегося вала достигается с помощью сальников у торцов вала. Внутри ротора по всей его ширине размещена спиральная перегородка 3 из перфорирован- ной ленты. В каналах между ее витками противотоком друг к другу дви- жутся легкая и тяжелая фазы. При этом тяжелая фаза движется от оси к периферии ротора, а легкая фаза — от его периферии по направлению коси.

Обе фазы перемешиваются, проходя сквозь отверстия спиралей, и разделяются в каналах под действием центробежных сил. Таким образом, смешение и сепарирование жидкостей протекают одновременно и много- кратно повторяются. Тяжелая фаза отводится у наружной поверхности ротора, а легкая — вблизи его оси. Обе фазы удаляются через раздель-

ные отводные каналы вала, как по- казано на рис. ХШ-25.

Кроме противоточных центробеж- ных экстракторов применяются так- же центробежные экстракторы-сепа- раторы, в которых осуществляются однократное и многократное прямо- точное смешение жидкостей и разде- ление эмульсии. Аппараты этого типа представляют собой разновид- ности сверхцентрифуг или тарель- чатых сепараторов, описанных в гла- ве V. В них контакт жидкостей и сепарирование фаз протекают раз-

цсгиуи- дельно внутри барабана, бежного экстрактора: Центробежные экстракторы обла-

ныГ ^Вп^егор1д^РкГ^Р„₃^1бм^Ре?алличес^й^СПпе^Ррфо: Д^ЗЮТ СуЩеСТВвННЫМИ ДОСТОИНСТВЗМИ.

рированной ленты. Эти аппараты весьма компактны и со­

четают значительную производитель­ность с высокой интенсивностью массопередачи. В них можно эффективно обрабатывать жидкости с небольшой разностью плотностей. Вместе с тем центробежные экстракторы отличаются малой удерживающей способ­ностью и коротким временем пребывания жидкостей в аппарате. Эта осо­бенность центробежных экстракторов обусловливает их успешное при­менение для экстракции легко разлагающихся веществ, например анти­биотиков (пенициллина и др.), чувствительных не только к нагреванию, но и к продолжительному пребыванию в растворе при нормальной тем­пературе. Вместе с тем эти аппараты не пригодны для экстракции, со­провождаемой химической реакцией, когда требуется длительное время контакта фаз.

Производительность центробежных экстракторов определяется шири­ной ротора, а число получаемых теоретических ступеней — его диаметром. В промышленных центробежных экстракторах число оборотов ротора колеблется ориентировочно в пределах 1200—5000 мин"¹, что ограничи­вает размеры ротора (барабана), диаметр которого не превышает 1,2—1,5 м.

В экстракторе, показанном на рис. ХШ-25, тяжелая фаза отводится через канал, расположенный у оси вращения ротора. При этом в случае обработки жидкостей, обладающих большой разностью плотностей, легкая фаза должна вводиться в ротор под значительным избыточным давлением. В настоящее время разработаны безнапорные центробежные экстракторы, в которых этот недостаток в значительной степени устранен. Конструкции безнапорных и других центробежных экстракторов (в том числе прямоточ­ных) описываются в специальной литературе *.

Легкая

жидкость

От.г УГ11_0^ а wrnr.fi.~n>«

* Шкоропад Д. Е., Л ы с к о в ц ев И. В. Центробежные жидкостные экстрак­торы. М., Машгиз, 1962. 216 с.