4.1.5.2 Дифференциально-контактные экстракторы. Экстракторы без подвода дополнительной энергии.

Наиболее просты по устройству полые колонные распылительные экстракторы. На рис. 4.13 изображен полый экстрактор с диспергированием легкой фазы, осуществляемым с помощью распылителя 2 в нижней части колонны (возможно диспергирование тяжелой фазы в верхней части колонны). Тяжелая фаза, являющаяся в данном случае сплошной, подается сверху. Диспергирование происходит за счет энергии потока, а противоточное движение фаз и их расслаивание под действием силы тяжести. В верхней и нижней частях колонны имеющих, как правило, большее сечение, расположены отстойные зоны. Гидрозатвор 4, через который отводится тяжелая фаза, предназначен для полного заполнения жидкостью колонны, а также совместно с вентилем 5 регулирования уровня раздела фаз по высоте колонны. Из верхней части колонны отводится легкая фаза. Для устранения перемешивания легкой и тяжелой фаз последнюю вводят через трубы 3.

Недостатком полых распылительных экстракторов является низкая интенсивность массопередачи, обусловленная невысокими значениями коэффициентов массопередачи и удельной поверхности контакта фаз.

Достоинствами данных аппаратов являются простота конструкции, высокая производительность, и возможность использования для сред, содержащих твердые примеси.

С целью увеличения коэффициента массопередачи применяются полочные колонные экстракторы (рис. 4.14). Капли дисперсной фазы коалесцируют (сливаются), обтекая перегородки, и вновь диспергируются, отрываясь от них, что увеличивает величину коэффициента массопередачи. Кроме того, наличие полок уменьшает явление обратного перемешивания по сравнению с полыми колоннами, предотвращает возникновение циркуляционных токов.

Рис.4.13. Полый колонный распылительный экстрактор:

1 – колонна; 2 – распылитель; 3 – трубы для ввода тяжелой фазы;

4 - гидрозатвор; 5 – вентили.

С этими же целями применяются колонные насадочные экстракторы, конструкция которых мало чем отличается от насадочных колонн, применяемых для процессов абсорбции и ректификации.

Для увеличения коэффициентов массопередачи и уменьшения обратного перемешивания применяются также экстракторы с ситчатыми тарелками. Одна из фаз, например, легкая (рис.4.15) многократно диспергируется протекая через отверстия тарелок, взаимодействует с тяжелой и коалесцирует скапливаясь под следующей тарелкой. Тяжелая фаза перетекает с верхней тарелки на нижнюю через сливные устройства, а затем двигается в горизонтальном направлении вдоль тарелки к очередному перетоку. При этом сливные и переливные перегородки, в отличие от тарельчатых аппаратах для проведения процессов абсорбции и ректификации (рис.4.15), не устанавливаются, а сливные планки погружены в слой тяжелой фазы.

Все дифференциально-контактные экстракторы без подвода дополнительной энергии отличаются с одной стороны - простотой конструкции, надежностью (отсутствие движущихся частей), низкими энергозатратами, а с другой – малой эффективностью массопередачи и сепарации фаз, что приводит к их большой металлоемкости.

а) б)

Рис. 4.14. Полочные колонные экстракторы: а) с сегментными перегородками, б) с чередующимися перегородками типа диск-кольцо.

Рис.4.15. Экстрактор с ситчатыми Рис.4.16. Роторно–дисковый

тарелками: 1 – тарелки; экстрактор: 1 – вал ротора

2 – сливные устройства для с дисками; 2 – кольцевые

перетока тяжелой фазы. перегородки.