Ступенчатые экстракторы

Смесительно-отстойные экстракторы. Экстракторы этого типа относятся к числу старейших экстракционных аппаратов. Каждая ступень смесительно-отстойного экстрактора состоит из смесителя, где жидкости перемешиваются до состояния, возможно более близкого к равновесному, и отстойника, где происходит отделение экстракта от рафината. В преде­лах ступени фазы движутся прямотоком друг к другу, но установка в це­лом, состоящая из любого числа последовательно соединенных ступеней, работает при противоточном движении фаз. Ступени аппарата распола­гаются в одной горизонтальной плоскости (рис. XVI-2) или устанавли­ваются в виде каскада.

Принцип работы смесительно-отстойного экстрактора виден из рис. XVI-2, на котором для простоты изображены только две ступени аппарата. Легкая фаза а подается в смеситель 1 первой ступени, куда параллельным током поступает тяжелая фаза из отстойника 2 следующей (второй) ступени. После смешения фазы расслаиваются в отстойнике пер­вой ступени, из которого тяжелая фаза отводится в качестве конечного продукта в, а легкая фаза направляется во вторую ступень. Здесь она смешивается со свежей тяжелой фазой б и отделяется от нее в отстой­нике 2 второй ступени. Из этого отстойника сверху удаляется легкая фаза (конечный продукт г), а снизу отводится тяжелая фаза, поступающая на смешение в первую ступень.

Перемещение и смешение жидкостей может производиться не только с помощью механических мешалок (рис. XVI-2), но и посредством насосов, инжекторов и другими способами. Точно так же раз­деление фаз можно осуществлять не только в гравитационных отстойни­ках (рис. XVI-2), но и в сепараторах центробежного типа, например в гидроциклонах или центрифугах. Поэтому число вариантов конструкций смесительно-отстойных экстракторов велико.

XVI-3.

Так, для того чтобы уменьшить площадь, занимаемую аппаратом, при­меняют компактные ящичные экстракторы. В ящичном экстракторе (рис. XVI-3) все ступени расположены в общем корпусе прямоуголь­ного сечения. Тяжелая фаза поступает в смеситель, расположенный в правом верхнем углу корпуса, и удаляется снизу из крайнего отстойника с левой стороны корпуса. Как видно из рисунка, в аппарате легкая фаза движется противотоком к тяжелой. Тяжелая фаза (сечение по А—А) удаляется через гидравлический затвор из нижней части отстойника в сле­дующий смеситель, а легкая фаза переливается через порог и отводится из верхней части отстойника.

В смесительно-отстойных экстракторах достигается интенсивное взаи­модействие между фазами, причем эффективность каждой ступени может приближаться к одной теоретической ступени разделения. Эти аппараты хорошо приспособлены для обработки жидкостей при значительно отли­чающихся объемных расходах фаз, например при соотношениях расходов 10:1 и более. Для уменьшения объемного соотношения фаз иногда ис­пользуют частичную рециркуляцию фазы с меньшим объемным расходом из отстойника в смеситель каждой ступени, как показано пунктиром на рис. XVI-3.

Важным достоинством смесителей-отстойников является возможность их эффективного применения для процессов экстракции, требующих боль­шого числа ступеней. Смесительно-отстойные экстракторы занимают большую площадь, чем колонные аппараты, но зато требуют меньшей вы­соты производственного помещения (при горизонтальном расположении ступеней).

Недостатком смесителей-отстойников многих конструкций является медленное отстаивание в тех жидкостей, что нежелательно при обра­ботке дорогостоящих, взрывоопасных или легковоспламеняющихся ве­ществ. Кроме того, наличие мешалок с приводом в каждой ступени услож­няет конструкцию аппарата и приводят повышению капитальных затрат и эксплуатационных расходов. В связи с этим за последние годы наме­тилась тенденция к применению колонных экстракторов с единым при­водом для всех перемешивающих устройств, расположенных по высоте колонны, в том числе вертикальных ящичных экстракторов.