Распыливающие аппараты

В распыливающих аппаратах поверхность межфазного контакта создается разбрызгиванием капель жидкости в газовом потоке. По способу диспергирования жидкости распыливающие абсорберы можно подразделить на: форсуночные, Вентури и механические.

Форсуночный или полый распыливающий абсорбер представляет собой полую колонну, по которой снизу движется поток газа, а сверху с помощью форсунок распыливается жидкость. При большой высоте колонны форсунки могут устанавливаться на нескольких уровнях.

Во избежание уноса жидкости допустимые скорости газового потока обычно не превышают 2-3 м/с. Преимуществами форсуночных аппаратов являются: простота изготовления и эксплуатации, противоточное движение фаз, возможность работы с загрязненными газами, низкое гидравлическое сопротивление. К недостаткам этих аппаратов относятся: низкие объемные коэффициенты массопередачи, необходимость большого расхода жидкости для создания достаточной удельной поверхности контакта фаз.

В абсорберах Вентури жидкость захватывается и диспергируется газовым потоком, движущимся с большой скоростью. Основным элементом такого аппарата является труба Вентури. Жидкость поступает в конфузор, стекая в виде пленки по его стенкам. В горловине жидкость распыляется, а в диффузоре скорость газожидкостной системы снижается. Сепаратор предназначен для отделения капель жидкости от газового потока. Основным преимуществом данных абсорберов являются высокие объемные коэффициенты массопередачи, а недостатками: прямоточное движение фаз, знач-е гидравлическое сопротивление.

В механических абсорберах диспергирование жидкости происходит за счет подвода внешней энергии с помощью вращающихся устройств (дисков, валов, лопастей и т.д.). Механические абсорберы достаточно эффективны, но требуют затрат энергии на распыл жидкости и более сложны.

Лекция 27 Жидкостная экстракция. Общие сведения о процессе; область применения. Равновесие в системах жидкость-жидкость. Изотерма экстракции. Применение треугольных диаграмм для расчета экстракции.

Экстракция – массообменный процесс извлечения компонента из жидких смесей или твердых веществ жидким растворителем (экстрагентом), избирательно растворяющим только извлекаемые компоненты.

В соответствии с агрегатным состоянием взаимодействующих фаз различают жидкостную экс тракцию, характеризующуюся извлечением компонента, растворенного в одной жидкости другой жидкостью, не растворимой и не смешивающейся с первой, и экстрагирование (выщелачивание), заключающееся в растворении компонента, находящегося в твердой фазе, жидкостью с последующим удалением его вместе с ней.

Движущей силой процесса экстракции является разность концентраций извлекаемого компонента в исходной смеси и в растворителе.

Экстракция осуществляется как периодически, так и непрерывно.

Процессы экстракции применяются для очистки жидкостей и твердых веществ от примесей, извлечения из них ценных компонентов.

Принцип экстракции в системе жидкость – жидкость основан на различной растворимости распределяемого компонента в распределяющих веществах.

Благодаря простоте осуществления, низким энергетическим затратами высокой эффективности процессы жидкостной экстракции успешно конкурируют, а иногда используются в сочетании с другими процессами разделения.

В процессе жидкостной экстракции исходная смесь F, содержащая распределяемое вещество, вступает в контакт с экстрагентом (растворителем) S, в который в результате массопередачи переходит компонент. После разделения (отстаивание, центрифугирование или другой метод) получают две новые фазы – экстракт Е, представляющий собой раствор распределяемого вещества в экстрагенте, и рафинат R – исходный раствор, из которого частично или полностью извлечено распределяемое вещество.

В ряде случаев следующей стадией за процессом экстракции и разделения полученных продуктов является регенерация экстрагента (удаление из экстракта ранее поглощенного компонента), которую можно осуществить ректификацией, перегонкой в токе водяного пара, повторной экстракцией, реже кристаллизацией или химической обработкой.

При выборе экстрагента (растворителя ) к его составу предъявляют ряд требований: селективность (избирательность) по отношению к извлекаемому компоненту; высокая растворимость извлекаемого компонента; возможность проведения эффективной регенерации; разность плотностей с исходной смесью, достаточной для расслоения полученных продуктов; безопасность при работе (отсутствие токсичности, пожаро- и взрывобезопасность); сохранение свойств при обработке, хранении, регенерации; низкая стоимость; доступность.

Основные промышленные э кстрагенты, применяемые в процессах экстракции, делятся на три класса.

1. Органические кислоты или их соли (алифатические монокарбоновые кислоты, нафтеновые кислоты, сульфокислоты, фенолы, оксимы, кислые эфиры фосфорной кислоты), которые извлекают катионы металлов в органическую фазу из водной.

2. Соли органических оснований (соли первичных, вторичных и третичных аминов, а также четвертичных аммониевых оснований), с помощью которых извлекают анионы металлов из водных растворов.

3. Нейтральные растворители (вода, спирты, простые и сложные эфиры, альдегиды и кетоны), с помощью которых осуществляют разные механизмы извлечения в зависимости от кислотности исходного раствора.