Конструкции экстракционных аппаратов

Процесс экстракции проводят разными способами с помощью аппаратов, отличающихся конструкцией и принципом действия

Схемы процесса экстракции. В промышленности преимуществен­но используются однократная экстракция, многократная с пере­крестным током экстрагента, многократная с противотоком эк­страгента, непрерывная противоточная и ступенчатая противоточная. Процесс однократной экстракции может быть осуществлен периодическим или непрерывным способом. Схема процесса од­нократной периодической экстракции представлена на рис. 21.3, а. В аппарат загружается исходный раствор, содержащий извлекаемое вещество, и к нему добавляется порция экстрагента. Жидкости перемешивают до установления равновесия. По окончании пере­мешивания мешалка останавливается, и жидкости расслаиваются в том же аппарате. После этого сливают сначала нижний слой (рафинат), а затем верхний (экстракт).

Для расслаивания фаз часто используют особые конструкции - отстойники (рис. 21.3, б). В таком аппарате процесс однократной экстракции проводят в непрерывном режиме. При непрерывной

Рис. 21.3. Схемы однократной экстракции, проводимой периодическим (а) и непрерывным (6) способами

 

подаче исходного раствора и свежего экстрагента из отстойника также непрерывно выводят полученные экстракт и рафинат.

При проведении многократной экстракции с перекрестным то­ком экстрагента полученный после первой стадии процесса ра­финат вводится во вторую ступень, где взаимодействует со све­жей порцией экстрагента. Тройная смесь вновь расслаивается на экстракт и рафинат, который снова контактирует со свежим экст­рагентом. Процесс обработки проводят до тех пор, пока не полу­чат рафинат заданного состава.

Общий расход экстрагента равен сумме его порций во всех сту­пенях экстракции. Процесс многократной экстракции можно про­вести в периодическом и непрерывном режимах.

Конструкции экстракционных аппаратов. По принципу дей­ствия экстракторы разделяют на ступенчатые и дифференци­ально-контактные. К первой группе относят смесительно-отстой­ные аппараты разного типа с дискретным контактом фаз. Ступень смесительно-отстойного экстрактора состоит из смесителя, в ко­тором осуществляется процесс экстрагирования, и отстойника для последующего разделения фаз. При непрерывном проведении про­цесса ступени соединяют по принципу организации противотока фаз; при периодическом процессе обе стадии осуществляются в одном аппарате.

Рис. 21.4. Смесительно-отстойный экстрактор:

1 — мешалка; 2 — зона смешения; 3 — переливной патрубок; 4 — кольцеобраз­ное пространство; 5 — зона расслаивания; 6 — сифон; ТФ, ЛФ — потоки тяжелой

и легкой фаз

Рис. 21.5. Схема роторно-дискового экстрактора: 1 — разделительная камера; 2 — успокоительная перфорированная перегородка; 3 — корпус; 4— не -подвижные кольцевые перегородки; 5 — вращаю­щиеся диски; б — вал; ТФ, ЛФ — потоки тяжелой и легкой фаз   Простейшим смесительно-отстойным экстрактором является аппарат с мешалкой. Кроме мешалок применяют инжекторные, диафрагменные и трубчатые смесители, цен­тробежные насосы и вентили. Для расслаи­вания используются также гидроциклоны, центрифуги и центробежные сепараторы. В смесительно-отстойных экстракторах смешение и разделение фаз осуществляют­ся одновременно (рис. 21.4). Исходный ра­створ и экстрагент по трубам подаются в зону смешения 2, где они перемешиваются мешалкой 1. Смесь поднимается вверх и че­рез кольцеобразное пространство 4 посту­пает в зону расслаивания 5. Отстоявшаяся тяжелая жидкая фаза (ТФ) выводится че­рез сифон 6, а легкая фаза (ЛФ) — через переливной патрубок 3. Наличие центральной трубы обеспечива­ет циркуляцию компонентов.

 

К группе дифференциально-контактных аппаратов относятся колонные экстракторы. Среди них наибольшее распространение получили распылительные, тарельчатые, насадочные и роторно­дисковые экстракторы. На рис. 21.5 приведена схема роторно-дис­кового экстрактора, представляющего собой колонну, в которой вращаются укрепленные на вертикальном валу диски. Внутри кор­пуса устанавливают кольцевые перегородки. Аналогично устрое­ны многосекционные экстракторы с мешалками (две кольцевые перегородки с расположенной между ними мешалкой — это одна секция экстрактора).

Контрольные вопросы

1.Что называется процессом экстракции?

2.Каким основным свойством должны обладать применяемые экстрагенты?

3.Что представляет собой треугольная диаграмма?

4.Как проводится однократная и многократная экстракция?

5.Как устроены смесительно-отстойные и роторно-дисковые экст­ракторы?

Глава 22