Экстракторы с подводом дополнительной энергии

Роторно-дисковые экстракторы (рис.16.15.) по конструкции схожи с полочными колоннами (рис. 16.13.б.). Отличия заключаются в том, что диски имеют меньший диаметр, закреплены на валу и вращаются вместе с ним. Легкая фаза может изначально диспергироваться при обтекании кольцевых перегородок либо с помощью распылителя. Затем, соприкасаясь с поверхностью вращающихся дисков, она многократно коалесцирует и редиспергируется. В каждой секции, расположенной между соседними кольцевыми перегородками, образуются сложные, как правило, турбулентные тороидальные течения, способствующие увеличению коэффициентов массопередачи и уменьшению обратного перемешивания в аппарате в целом, несмотря на то, что в каждой секции структура потоков близка к идеальному смешению. Иногда вместо дисков на валу ротора устанавливаются мешалки различных типов. Недостатком роторно- дисковых экстракторов является снижение их эффективности при увеличении диаметра аппарата.

Для интенсификации процесса массопередачи используются пульсационные экстракторы, в которых на противоточное движение фаз накладываются возвратно-поступательные колебания небольшой амплитуды. Используются два способа создания пульсаций: с помощью пульсаторов, расположенных вне колонны, или за счет вибрации тарелок, находящихся внутри экстрактора. Применение пульсаций способствует лучшему многократному дроблению капель, увеличивая коэффициент массопередачи.

Рис. 16.16. Пульсационный насадочный экстрактор: 1 – пульсатор; 2 – насадка

Рис. 16.17. Экстрактор с вибрирующими тарелками: 1 – штанга с закрепленными перфорированными тарелками; 2 – привод кривошипно-шатунного механизма; 3,4 – распределители легкой и тяжелой фаз.

Колонна с вынесенным пульсатором может быть полой, тарельчатой или насадочной (рис. 16.16.). Пульсатор, как правило, представляет собой поршневой или диафрагмовый насос, подключенный к линии подачи легкой фазы. Пульсации передаются всему объему жидкости в колонне, что требует больших затрат энергии и прочных массивных фундаментов. Достоинствами экстракторов с вынесенными пульсаторами являются отсутствие движущихся частей внутри аппарата и удобство обслуживания пульсатора, что особенно важно при работе с токсичными средами.

Колонны с возвратно-поступательным движением перфорированных тарелок, их еще называют вибрационными экстракторами (рис. 16.17.), потребляют меньше энергии, так как пульсации сообщаются не всему объему жидкости, а лишь слоям, находящимся в непосредственной близости от тарелок. Однако они более сложны в обслуживании.

При невысокой разности плотностей фаз для обеспечения достаточной относительной скорости их движения и улучшения сепарации используют центробежные экстракторы (рис. 16.18.). Внутри вращающегося ротора 2 установлены цилиндрические перфорированные перегородки.

Рис.16.18. Центробежный экстрактор:1 – вал;2 – ротор;3 – перфорированные перегородки.

Легкая и тяжелая фазы вводятся по каналам с противоположных концов полого вала 1. При этом легкая фаза подается к периферии ротора, а тяжелая – ближе к оси вращения. Под действием центробежной силы тяжелая фаза движется от центра к периферии, вытесняя легкую. При этом обе они многократно дробятся и коалесцируют, проходя сквозь отверстия перфорированных перегородок, обеспечивая высокую интенсивность массопередачи. Тяжелая фаза отводится по каналам от периферии ротора, а легкая – из центральной части. Достоинствами центробежных экстракторов служат компактность, малое время пребывания сред в аппарате, недостатками – дороговизна и большие затраты на эксплуатацию.