Лако-красочные материалы — производство

Экстракторы типа «смеситель—отстойник». При необходимости проведения экстракции в малотоннажных производствах приме­няются одноступенчатые аппараты типа «смеситель—отстойник». В таком аппарате сначала происходит интенсивное перемешивание двух жидкостей, а затем разделение образовавшейся неоднородной смеси отстаиванием. В качестве перемешивающего устройства чаще всего используются открытые турбинные мешалки разных типов,
создающие большие напряжения сдвига, которые приводят к дис­пергированию одной из жидкостей на мелкие капли. Реже приме­няются пропеллерные мешалки и лопастные. В случае центрального расположения мешалки в сосуде устанавливаются отражательные перегородки. Рекомендуется помещать отражательные перегородки на расстоянии е ^ 0,5d от стенки [49]. Отдаленность мешалки от

Дна аппарата должна составлять H = (7з-г-2/з) Н 151]. При прове­дении периодического процесса положение мешалки может иметь влияние на то, какая из двух жидкостей будет образовывать дисперс­ную фазу.

Ниже в качестве примеров будут приведены два конструктивных решения одноступенчатых экстракторов типа «смеситель—отстой­ник». На рис. VI-7 представлена схема экстрактора Гордона [16]. Турбинная мешалка засасывает исходный продукт и растворитель и пропускает их через пористую пластинку, предназначенную для тщательного размешивания этих жидкостей. Отстаивание происхо­дит в зоне (пространстве) 2. Регулирование отвода более тяжелой жидкости осуществляется либо дроссельным клапаном, либо сифо­ном. Трубка 3 служит для дегазации аппарата.

21 Заказ 1259

Экстрактор Менсинга [46], представленный на рис. VI-8, также имеет конструкцию, обеспечивающую перемешивание и отстаива­ние. Исходный продукт и растворитель перемешиваются сначала в трубе 10 (вследствие больших скоростей жидкостей), а затем при проходе через пропеллерную мешалку, которая вызывает течение образовавшейся эмульсии вверх до сливных отверстий 7. Далее эмульсия движется между цилиндрами 3 и 4 в зону (пространство) отстаивания. После расслоения жидкости удаляются из аппарата

(более легкая фаза — через перелив 5, более тяжелая фаза — через сифон 8). Трубы 9 предназначены для циркуляции более тяжелой жидкости. Циркуляция дает возможность изменять условия переме­шивания и отстаивания. Высота уровня поверхности раздела фаз зависит от высоты сифона.

Соединение нескольких одноступенчатых экстракторов в верти­кальную или горизонтальную батарею дает многоступенчатый эк­страктор, работающий с противотоком легкой и тяжелый фаз.

Трехступенчатый горизонтальный экстрактор Менсинга [13] пред­ставлен на рис. VI-9. Более легкая жидкость из камеры 7 подается трубопроводом в первый смеситель, затем через перелив 6 отводится во вторую ступень экстрактора и, наконец, через перелив 2 — В третью ступень. Более тяжелая жидкость поступает по трубе в третью ступень экстрактора, после перемешивания и последую­щего разделения направляется во вторую, затем в третью ступени И выводится из экстрактора. Между смесителем и камерой отстаи­вания жидкость циркулирует по кольцевому каналу. Движение жидкости от ступени к ступени происходит вследствие всасываю­щего эффекта мешалок.

Аппараты типа «смеситель—отстойник» являются, вероятно, наи­более давними устройствами для одноступенчатого контактирования жидкостей, но используются они редко, как и экстракционные ко­лонны без механического перемешивания. К достоинствам рассма­триваемых экстракторов можно отнести большое приближение к рав­новесному состоянию, низкую чувствительность к захлебыванию и твердым примесям, легкость установки последующих ступеней и проектирования аппаратов различной производительности. Однако

Эти аппараты громоздки и расход энергии на них велик. Неблаго­приятна в многоступенчатых аппаратах также высокая удерживаю­щая способность, особенно когда растворитель дорогостоящий и легковоспламеняющийся.

Экстракционные колонны с мешалками. Колонны с мешалками применяются в целях интенсификации массообмена экстракционных процессов путем увеличения межфазной поверхности. В таких ап­паратах осуществляется многоступенчатое противоточное контакти­рование фаз. Эти устройства более экономичны, чем экстракторы типа «смеситель—отстойник». Стоимость механических колонн на 30—50% ниже стоимости описанных выше экстракторов, т. е. по­лочных и заполненных колонн [84]. Малая эффективность послед­них обусловлена недостаточной энергией потока жидкости для преодоления сил поверхностного натяжения (обычно эта энергия определяется небольшой разностью плотностей жидкостей). Метод выбора типа экстрактора, разработанный Праттом [55], приводит Зюлковский [84]. На рис. VI-10 представлены схемы экстракционных колонн с мешалками. Колонны имеют центральный вал с мешалками

Дисковыми мешалками.

В каждой секции, выделенной горизонтальными кольцами. Чаще всего верх и низ колонны выполняют роль отстойников.

На валу колонны, изображенной на рис. VI-10, А, размещены гладкие или перфорированные диски, которые, вращаясь, создают циркуляционные петли жидкости. Такие петли показаны на рис. VI-11.

Существуют различные варианты колонн этого типа, отличаю­щиеся конструкцией дисков и колец (диски и кольца сплошные; диски сплошные, кольца перфорированные; диски перфорирован­ные, кольца сплошные),. К достоинствам этих колонн можно отнести простоту конструкции перемешивающего устройства, сравнительно малый расход энергии, легкость их использования в большом диа­пазоне и низкую чувствительность к примесям твердых частиц [73, 75]. Эти колонны широко используются в нефтехимической про­мышленности. Выпускаются колонны диаметром до 3 м.

График для подбора диапазона работы экстракционной колонны с дисковыми мешалками представлен на рис. VI-12. Выражение N3Db/HD2 является мерой расходуемой на перемешивание энергии, отнесенной к единице объема одной секции колонны.

Колонна Раштона (рис. VI-10, б) снабжена турбинными мешал­ками. Внутри колонны устанавливаются четыре отражающие пере­городки, повышающие турбулентность жидкости. Расстояние между неподвижными кольцами в одной ступени обычно равно половине диаметра аппарата.

Экстракторы Шейбеля [60, 61] — рис. VI-10, В — чаще всего имеют диаметр 0,3—2,1 м. В каждой секции размещается мешалка, отделенная от других секций двумя жестко закрепленными коль­цами, между которыми находятся слои сит. Образованная мешалкой эмульсия движется между кольцами и через ячейки сит поступает в отстойную часть секции. В колоннах, диаметр которых меньше 0,9 м, в случае экстракционных систем с небольшим поверхностным натяжением и низкой вязкостью отстойная секция может быть за­полнена проволочной сеткой [73]. Разделенные фазы перетекают в последующие секции.