Вузли введення і виведення продуктів з колони

Конструкція вузла введення сировини залежить від фазового стану вихідної суміші. Рідке живлення і зрошуюча флегма вводяться безпосередньо в переливні кармани тарілок, які зазвичай заглиблені нижче за тарілки на 300 мм. Для гасіння енергії струменю встановлюють відбивну пластину 2 (рис. 4.9 а). При подачі парорідинного потоку енергія струменя спричиняє зношування корпусу 1, тому потік подають через завитковий патрубок 3 (рос. - улиточный), (рис. 4.9 б). Від зносу патрубок захищають гільзою 4. Завитка забезпечує рівномірний розподіл пари по перерізу апарату за допомогою отворів. Сировина у завитку може подаватися одним потоком (рис. 4.9 б) або двома потоками рис. 4.9 в). У колоні з бічними виведеннями для поділу суміші на кілька компонентів виведення рідини здійснюється так само як і введення – з поглиблених переливних карманів, рис. 4.9 г). При цьому вивідна труба повинна бути занурена в рідину, щоб з колони не виходила пара.

Корпуси серійних апаратів для неагресивних середовищ виготовляють з вуглецевих сталей: ВСт3сп, 20К, 16ГС, для агресивних середовищ – з корозійностійких сталей: 08Х22Н6Т, 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М3Т.

 

а	б	в	г

 

Рис. 4.9. Варіанти введення і виведення продуктів з колони:

а) 1 – корпус колони; 2 - відбивна пластина;

б) Подача сировини одним потоком: 1 – корпус колони; 2 – отвори; 3 – завитка; 4 – захисні гільзи;

в) Подача сировини двома потоками: 1 – корпус колони, 2 – вхідний патрубок; 3 – завитка; 4 – захисні гільзи;

г) Подача сировини з поглиблених переливних карманів.

 

Екстрактори

Екстрактори для твердих тіл

У цих апаратах екстракцію здійснюють періодичним і безперервним способами. Періодичний цикл складається із завантаження, екстрагування, вивантаження і підготовки до наступного циклу. У безперервнодіючих апаратах виключається час на завантаження і вивантаження, тому цикл їхньої роботи скорочується, а продуктивність зростає.

 

Екстрактори періодичної дії

 

Прикладом такого екстрактора є екстрактор для витягання рослинної олії. Він складається з дифузора 1, в який подається початкова суміш (А + В) і розчинник С з напірного баку 2 (рис. 4.10). У дифузорі відбувається процес екстрагування; для інтенсифікації процесу в нього подають пару, рівномірний розподіл якої здійснюється за допомогою решітки. З дифузора, по закінченню процесу екстракції виходить рафінат (А + В₁) і екстракт (С + В₂), який прямує в перегінний куб 4, де відганяється розчинник С. Він у вигляді пари поступає в холодильник 3, де конденсується, і через напірний бак знову надходить в дифузор.

Апарати періодичної дії забезпечені насосами, завантажувальними і вивантажувальними пристроями, насосами, затворами, люками.

 

а б     Рис. 4.10.Екстрактори для твердих тіл періодичної дії:   а) для витягання рослинної олії; б) для вилуговування каустичної соди з фериту натрію.

 

 

Екстрактори безперервної дії

 

Такі апарати розрізняють за способом переміщення в них твердих речовин. У шнековому екстракторі (рис. 4.12 а) матеріал переміщається вертикальним шнеком, а у протитечії з матеріалом рухається розчинник С. У ланцюговому екстракторі матеріал переміщається ланцюгом зі шкребками (рис. 4.12 б). У гребковому екстракторі (рис. 10.2 в) твердий компонент переміщається спеціальними гребками, встановленими на загальному валу і поміщеними в окремих секціях. У барабанному екстракторі (рис. 4.12 г) матеріал переміщається при обертанні барабану за допомогою гребків, встановлених спірально у середині барабану.

 

а	б
в	г

 

Рис. 4.12. Екстрактори для твердих тіл безперевної дії:

 

а) шнековий; б) ланцюговий; в) гребків; 4 – барабанний.

Екстрактори для рідин

У насадковому екстракторі (рис. 4.13 а) відбувається протитечійний рух розпилених насадкою частинок рідин. Розчинник С подається у верхню частину апарату, а початкова суміш (А + В) – у нижню. Рафінат (А + В₁) виходить з верхньої частини апарату, а екстракт (С + В₂) – з нижньої.

Для інтенсифікації процесу екстрагування за рахунок високої турбулентності частина розчинника і початкова суміш в колонному інжекторному екстракторі подаються назустріч одна одній паровими інжекторами (рис. 4.13 б). Друга частина розчинника через трубопроводи подається прямо в турбулентну зону перемішування.

У сітчастому екстракторі (рис. 4.13 в) важка фаза через штуцер 4 подається суцільним потоком на сітчасті тарілки 2, забезпечені переливними пристроями 3, опускається по колоні і з її нижньої частини видаляється через штуцер 7. Легка фаза через штуцер 6 проходить в колону і через отвори в тарілках рухається вгору в протитечії з важкою фазою. При проходженні через отвори тарілки вона диспергуться і у верхній частині колони утворює суцільний шар, який видаляється з колони через штуцер 5.

Колона Шайбеля (рис. 4.13 г) – одна з перших конструкцій роторних екстракторів. Вона складається зі змішувачів 1, що чергуються, і відстійних секцій 2. Перемішування здійснюється мішалкою 3. Відстійні секції заповнені насадкою (плетена сітка).

У колонних екстраторах з мішалками (рис. 4.13 д) секція змішування I ізольована від відстійної секції II кільцями статорів 1. У пізніших конструкціях колон Шайбеля перемішування фаз здійснюється турбінними мішалками 1 в зоні між нерухомими перегородками 2 і шаром дротяної сітки 3.

Роторно-дисковий екстрактор (рис. 4.13 е) складається з колони, по осі якої встановлений ротор, що складається з валу 1 і круглих горизонтальних дисків 2. Диски обертаються в порожнині секції, утвореної закріпленими на статорі кільцями 3. Ротор обертається від приводу 4. Легка фаза вводиться в апарат знизу, а важка – зверху. Під дією дисків фази здійснюють складний циркуляційний рух. Дисперсна і суцільна фази рухаються протитечією краплі дробляться дисками, відкидаються до стінок колони і стикаються між собою.

У роторно-дисковому екстракторі з асиметрично розташованим валом (рис. 4.13 є) у корпусі 1 секції змішувачів відокремлені одна від одної кільцями статорів 3. З однієї секції в іншу фази переміщаються через відстійні зони а, відокремлені від зони змішувача екраном 2.

У вібраційному екстракторі (рис. 4.13 ж) важка і легка фази рухаються протитечійно. У верхній частині колони 1 розміщений привод з ексцентриком. При обертанні валу ексцентрик передає поворотно-поступальну ходу штоку 2, з яким жорстко з’єднані перфоровані тарілки 3.

 

а	б	в
г	д	е
є	ж
з	и
Рис. 4.13. Колонні екстрактори для рідин:   а) колонний насадковий; б) колонний інжекторний; в) колонний сітчастий: 1 – корпус; 2 – сітчаста тарілка; 3 – переливні пристрої; 4 - 7 – штуцери; г) колона Шайбеля: 1 – змішувачі; 2 – відстійні секції; 3 - мішалка; д) колона з мішалками: І – секція змішування; ІІ – відстійна секція; 1 – турбінна мішалка; 2 – нерухомі перегородки; 3 – дротяна сітка; е) роторно-дисковый: 1 – корпус; 2 – екран; 3 – кільця статорів; є) роторно-дисковий з асиметрично розташованим валом; ж) вібраційний: 1 – корпус колони; 2 – шток; 3 – перфоровані тарілки; з) з пневматичною системою пульсації: 1 – камера пульсації; 2 – компресор; 3 – золотниково-розподільний механізм; 4 – корпус; 5 – ресивер; и) тарілка типу КРИМЗ.

 

В пульсаційних екстракторах (рис. 4.13 з) інтенсифікація масообміну забезпечується наданням фазам коливального руху з певною амплітудою і частотою. В установці з пневматичною системою пульсації повітря або інертний газ від компресора 2 через ресивер 5 і золотниково-розподільний механізм 3 поступає в камеру пульсації 1 екстрактора 4. При прямому імпульсі рівень рідини в камері пульсації знижується, а в колоні підіймається, при зворотному імпульсі рідина в колоні опускається. В таких апаратах немає переливних пристроїв. При підйомі стовпа рідини в колоні через отвори тарілки проходить легка фаза, а при опусканні – важка.

У пульсацій них екстракторах використовують зазвичай сітчасті тарілки, а також тарілки типу КРИМЗ. Остання більш ефективна і являє собою плоский диск (рис. 4.13 и), на якому відштамповані прямокутні отвори з відбортуванням у вигляді нахилених спрямовуючих лопаток.

Відцентрові екстрактори поділяються на дві основні групи:

- камерні або дискретно-ступінчасті, в кожній камері яких відбувається послідовно змішування і поділ фаз, що рухаються протитечійно;

- диференціально-контактні, в яких процес протікає при безперервному контакті фаз, що рухаються протитечійно.

Прикладом першої групи є екстрактор типу Лувеста (рис. 4.14 а). Важка фаза подається у встановлений на валу 2 ротор 1 по каналу б вузла подачі 13. Сюди ж через диск 9 ступеня II і канал а подається легка фаза ЛФ. Змішування рідин відбувається під глухою тарілкою 3, суміш поступає в простір сепарації в, де фази розділяються (пакет сепараційних тарілок 7 показаний умовно лише в ступені II). Легка фаза під дією доцентрових сил виводиться зі ступеня I через диск 5, а важка фаза відкидається до периферії і по каналу між глухими тарілками 4 і 8 рухається до диска 6. До цього ж диска із ступеня III, через диск 11 по каналу д подається легка фаза. Суміш рідин, що утворилася, по калану ж прямує через переточний отвір в простір сепарації ступеня II. Аналогічно протікають процеси змішування і поділу фаз в ступені III. Важка фаза виводиться з апарату верхнім диском 12, а легка – диском 5. Для передачі легкої фази із ступеня II в ступінь I служить напірний диск 9.

Прикладом диференціально-контактного відцентрового екстрактора служить екстрактор Подбільняка (рис. 4.14 б). Екстрактор має ротор 2, закріплений на порожньому валу 10. Ротор укладений в кожух 4 зі знімною кришкою 9 і обертається спільно з валом в двох опорах станини 3. На кінцях порожнього валу є канали для подачі легкої і важкої фаз. Фази роздільно подаються в ротор і виводяться з нього. Вал одержує обертання від електродвигуна через клинореміну передачу. Корпус ротора складається з внутрішньої 6 і зовнішньої 7 концентричних обичайок, закритих з торців бічними стінками. Усередині ротора знаходиться пакет 8 перфорованих концентричних циліндрів. Рідина подається в апарат під надлишковим тиском, причому важка фаза поступає в ротор через сопла у зовнішній обичайці 7. Через перфоровані циліндри рідини рухаються протитечією, багато разів перемішуючись і розділяючись в каналах між циліндрами. Фази, що про контактували, видаляються через канали в порожньому валу 10. Такі апарати відносять до апаратів напірного типу.

 

а

б

в

Рис. 4.14. Екстрактори:

а) відцентровий екстрактор «Лувеста»: 1 – ротор; 2 – вал; 3, 4, 8 – глухі тарілки; 5, 6, 9, 10, 11, 12 – диски; 7 – сепараційні тарілки; 13 – вузол подачі; І, ІІ, ІІІ – ступені; а, б, г, д, ж – канали; в – сепараційний простір; е – перетічний отвір;

б) (див. с. 90) відцентровий Подбільняка: 1 – вузол подачі; 2 – ротор; 3 – опори станини; 4 – кожух; 5 – клинопасова передача; 6,7 – внутрішня і зовнішня концентричні обичайки; 8 – пакет перфорованих концентричних циліндрів 9 – знімна кришка; 10 – порожній вал;

в) (див. с. 90) безнапірний відцентровий: 1 – кожух; 2 – ротор; 3 – вал; 4 – підшипники; 5 – клинопасова передача; 6 – пристрій введення рідини; 7 – контактні циліндри; 8 – кожух ротора; 9 – радіальні канали диска.

 

Безнапірний екстрактор диференціально-контактного типу (рис. 4.14 в) розроблений для селективного очищення масел. Складається з циліндричного ротора 2, який поміщений в кожух 1 і спирається на підшипники 4. Вал 3 ротору приводиться в обертання від електродвигуна через клинопасову передачу 5. Підведення рідин здійснюється через пристрій 6 з обох кінців порожнього валу. Усередині ротора зі змінним кроком закріплені контактні циліндри 7. Ротор закритий кожухом 8. Важка і легка фази самопливом поступають в порожній вал, а звідти під дією відцентрових сил переміщаються: легка фаза по радіальних каналах диска 9 – до периферії ротору, а важка – до першого від осі апарату контактного циліндра. Легка фаза суцільним потоком рухається з периферійної зони до центру апарату, а важка, диспергуючись при витіканні з отворів валу 3 – до стінок контактуючого циліндру. На периферії ротору дисперсна фаза сепарується, утворює суцільний шар і по каналах диска 9 йде в приймальний карман, утворений кришкою 8, а звідти видаляється диском.

 

 

Адсорбери