Классификация и конструкции

Экстракторов

По способу проведения процесса экстракторы можно подразделить на ступенчатые, в которых фазы достигают состояния близкого к равновесному (ступенчатая экстракция), и дифференциально-контактные, в которых фазы движутся противотоком друг к другу в неравновесных условиях (непрерывная противоточная экстракция). Для проведения многоступенчатой экстракции ступенчатые экстракторы соединяются в установку, как правило, с противоточным движением рафината и экстракта.

В зависимости от источника энергии, используемой для диспергирования и перемещения фаз, экстракторы подразделяются на аппараты без подвода дополнительной энергии и с подводом дополнительной энергии. В первых – диспергирование и перемещение фаз осуществляется за счет энергии потоков или силы тяжести, во-вторых – энергия подводится за счет механических мешалок, искусственно создаваемых пульсаций или центробежных сил.

В зависимости от рода сил, под действием которых происходит сепарация фаз, различают гравитационные и центробежные экстракторы.

По способу организации процесса экстракторы, как и все другие аппараты, подразделяются на периодические и непрерывные.

Ступенчатые экстракторы

Наиболее распространенными ступенчатыми экстракторами являются смесительно-отстойные, в которых диспергирование одной из фаз в другой осуществляется с помощью механической мешалки, а разделение фаз – отстаиванием.

.

                                                                  а)

                                                                  б)

                        Рис.4.12. Ящичный экстрактор: а) отдельная ступень;

б) – трехступенчатый; 1 – смеситель; 2 – отстойник;

3 – турбинная мешалка; 4 – полый вал; 5 – штуцер для выхода эмульсии;

6 – вертикальные перегородки, разделяющие ступени. Здесь и далее в разделе 16.4.:          - легкая фаза (Л);     - тяжелая фаза (Т); 

     - эмульсия (Э),       - граница с твердой фазой;       - граница раздела фаз жидкость – жидкость, газ – жидкость.

Простейшим смесительно-отстойным экстрактором периодического действия может служить вертикальный цилиндрический аппарат с мешалкой. Процесс экстракции в этом случае будет состоять из следующих стадий: заполнение аппарата исходной смесью и экстрагентом; перемешивание, в ходе которого осуществляются образование эмульсии и процесс массопередачи до состояния близкого к равновесному; разделение образовавшихся фаз рафината и экстракта путем отстаивания; выгрузка из аппарата продуктов экстракции.

Однако на практике гораздо чаще применяются смесительно-отстойные экстракторы непрерывного действия.

Многоступенчатой экстракции используют ящичные экстракторы прямоугольного сечения, все ступени которого размещены в одном корпусе и отделены друг от друга вертикальными перегородками (рис.4.12)Такой экстрактор позволяет обойтись без насосов. Перемещение сред в нем осуществляется за счет насосного действия турбинной мешалки, засасывающей тяжелую фазу через полый вал 4 и радиально отбрасывающей ее к штуцеру 5

В ступенчатых экстракторах могут использоваться смесители и сепараторы, работающие на иных принципах. Так, для перемешивания применяются центробежные насосы, инжекторы, форсунки, диафрагмы и сопла, а в качестве сепараторов – гидроциклоны и центрифуги.

В последнем случае уменьшается необходимое для перекачивания фаз количество насосов, так как одна из них будет перемещаться самотеком.

Преимущества ступенчатых экстракторов заключаются в следующем: высокая степень диспергирования и интенсивность массопередачи, широкий диапазон соотношения расходов фаз, пригодность для работы в помещениях малой высоты, простота остановки и запуска, простота расчета (высокая степень приближения к равновесию), удобство перенастройки при изменении технологических условий (подключение или отключение ряда ступеней).

К недостаткам ступенчатых экстракторов относятся: большая занимаемая площадь, потребность отдельного привода для перемешивающего устройства на каждой ступени, необходимость насосов для перекачивания фаз между ступенями.