Центробежные экстракторы

В последние годы очень широкое распространение получили экстракторы, в которых для быстрого и почти полного разделения фаз используется центробежная сила. Это позволяет резко сократить продолжительность контакта фаз (от нескольких секунд до десятых долей секунды) и значительно уменьшить размеры экстрактора. Эти аппараты отличаются огромной производительностью и особенно применимы для работы с нестойкими веществами.

Исключительное распространение центробежные экстракторы получили при переработке облученного ядерного топлива, т. е. в радиохимии, где под воздействием сильных ионизирующих излучений наблюдается интенсивное разрушение экстрагента. Здесь необходимо контакт экстрагента с водной фазой сократить до минимума, что и позволяют сделать центробежные экстракторы. Кроме того, к основным достоинствам центробежных экстракторов относится и возможность разделения в системах с незначительной разностью плотностей фаз.

В зависимости от устройства внутри центрифуги получают одну ступень контакта или эквивалент нескольких ступеней. Центрифуги в центробежных экстракторах располагаются горизонтально или вертикально.

Среди центробежных экстракторов дифференциального типа наиболее известен экстрактор Подбельняка, рис. 6.22 [8]. Основной частью экстрактора является ротор, насаженный на вал и вращающийся вместе с ним со скоростью от 2 тыс. до 5 тыс. об/мин.

Ротор представляет собой спираль из перфорированной ленты. Массообмен происходит в ее каналах. Тяжелая и легкая фазы подаются в аппарат насосами через полый вал. Легкая фаза подводится к периферии спирали, а тяжелая — к центру. При вращении ротора под действием центробежной силы тяжелая фаза отбрасывается к периферии, проходя через легкую. Число теоретических ступеней в одном аппарате от 3 до 10.

Центробежный экстрактор Подбельняка (Podbielniak, Inc.) [2]

Рис. 6.22. Центробежный экстрактор Подбельняка (Podbielniak, Inc.) [2]:

1 — ротор; 2 — кожух ротора; 3 — вращающийся вал; 4 — станина;

I, IV — легкая жидкость; II, III — тяжелая жидкость

Примером вертикального центробежного экстрактора может служить экстрактор Лувеста, рис. 6.23. Этот трехступенчатый экстрактор представляет собой разновидность центробежного молочного сепаратора. В каждой ступени имеются распылительно-дисковый смеситель и центробежная осадительная камера.

Центробежный экстрактор Лувеста (Centrico, Inc.) [2]

Рис. 6.23. Центробежный экстрактор Лувеста (Centrico, Inc.) [2]:

I — легкая жидкость; II — тяжелая жидкость

Благодаря высокой интенсивности перемешивания фаз в одноступенчатых центробежных экстракторах с перемешиванием жидкостей в гравитационном поле эффективность массопередачи достигает значений более 95 % за несколько секунд [9, 10]. Высокая скорость массопередачи и разделения эмульсий позволяет снизить загрузку пожароопасных экстрагентов.

К недостаткам центробежных экстракторов можно отнести сложность в обслуживании Малая инерционность центробежных экстракторов требует дополнительного внимания при эксплуатации, так как любые возможные изменения потоков растворов, а также концентрации компонентов в водной фазе могут привести к дисбалансу в работе экстракционного каскада [9, 10]. Кроме того, аппараты этого типа малопригодны для процессов экстракции, сопровождаемых химической реакцией, когда требуется длительное время контакта фаз. Еще одним общим недостатком экстракторов центробежного типа является их высокая чувствительность к присутствию в растворе твердых частиц или появлению «третьей фазы», приводящая к остановке каскада.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >