12ЛК ПАХТ ТЕХНОЛОГИ Ч.2 ЭКСТРАКЦИЯ КАЛИШУК 6 ... · 2018. 5....

_12ЛК_ПАХТ_ТЕХНОЛОГИ_Ч.2_ЭКСТРАКЦИЯ_КАЛИШУК

6 ЭКСТРАКЦИЯ

Экстракция – процесс извлечения компонента (компонентов) из растворов или твердых материалов избирательными растворителями (экстрагентами).

6.1 Жидкостная экстракция

Жидкостная экстракция – процесс с участием двух взаимно нерастворимых (ограниченно растворимых) жидкостей, между которыми распределяется экстрагируемое вещество. В результате взаимодействия разделяемой смеси с экстрагентом в виде отдельных жидких фаз получают два продукта: рафинат и экстракт. Рафинат представляет собой продукт, полученный из разделяемой смеси, из которой в основном удалено экстрагируемое вещество. Экстракт представляет собой экстрагент, который в результате проведения процесса обогащен экстрагируемым веществом.

Достоинствами экстракции по сравнению с такими способами разделения как ректификация и выпаривание является низкая температура проведения процесса, низкие затраты тепловой энергии, а также возможность подбора высокоселективных экстрагентов, обеспечивающих глубокое извлечение целевого компонента. Однако необходимость организации регенерации экстрагента усложняет аппаратурно-технологическое оформление процесса. Жидкостная экстракция конкурирует с ректификацией при тонком разделении смесей близкокипящих жидкостей, а также азеотропных смесей. Применение экстракции позволяет вести процессы разделение термочувствительных сред при низких температурах без использования вакуумной техники.

Экстракцию применяют для разделения технологических сред на компоненты – целевые продукты (полупродукты), а также для очистки технологических продуктов от вредных примесей, для очистки стоков от вредных примесей и извлечения из них ценных компонентов.

6.1.1.Равновесие в системах жидкость-жидкость

Фазовые равновесие в системе жидкость-жидкость определяет величины предельных концентраций экстрагируемого вещества в экстракте и рафинате. Количественно взаимосвязь концентраций распределяемого вещества в экстракте и рафинате, находящихся в условиях равновесия можно выразить зависимостью:

x

ym

*

, (6.1)

где m – коэффициент распределения вещества по фазам; *у и x – концентрации распределяемого вещества в экстракте и рафинате в

условиях равновесия соответственно. Значение m зависит от природы растворителя в исходной смеси,

распределяемого вещества, экстрагента а также от наличия и природы примесей во взаимодействующих фазах. Поэтому конкретный вид равновесной зависимости устанавливают экспериментальным путем.

КАЛИШУК Д. Г. ПиАХТ ЛЕКЦИИ Ч. 2

Теоретически хорошо разработано описание условия равновесия тройных систем, т.е. систем в которых обе фазы при экстракции представляют двухкомпонентные растворы. Однако в реальных производственных условиях случаи такого рода при проведении экстракции почти не встречаются. Поэтому рассмотрение вопросов использования треугольной диаграммы равновесия для системы жидкость – жидкость не представляет значительного интереса для практической инженерной деятельности.

6.1.2 Методы жидкостной экстракции

Экстракцию неорганических веществ из растворов (как правило, из растворов водных) используют один экстрагент. При разделении смесей взаимно растворимых органических веществ в зависимости от конкретных условий применяют либо один, либо два несмешивающихся экстрагента. Экстракцию с применением двух экстрагентов называют фракционной.

6.1.2.1 Одноступенчатая экстракция

На рис.6.1 представлена схема, поясняющая процесс одноступенчатой экстракции. Одноступенчатая экстракция может проводиться в периодическом и непрерывном режимах. При этом, как правило, в смесителе-экстракторе 1 осуществляется эмульгирование экстрагента и разделяемой смеси и их взаимодействие. Затем эмульсия направляется в отстойник 2, где она разделяется на экстракт и рафинат. Применима одноступенчатая экстракция при высокой разделяемости исходной смеси.

Рис. 6.1 – Схема процесса одноступенчатой экстракции 1 – смеситель-экстрактор; 2 – отстойник. Обозначение потоков:

С – исходная смесь; А и В – компоненты смеси; Э – экстрагент; ЭТ – экстракт; Р – рафинат


6.1.2.2 Многоступенчатая перекрестноточная экстракция

Многоступенчатую перекрестноточную экстракцию применяют для получения рафината высокой чистоты при возможности применения дешевого экстрагента, не требующего регенерации, при незначительной ценности извлекаемого компонента. Осуществляют многоступенчатую перекрестноточную экстракцию в группе последовательно соединенных по разделяемой смеси смесителей-отстойников, как показано на рис. 6.2.

Рис. 6.2 – Схема перекрестноточной экстракции Обозначение потоков: С – исходная смесь; А и В – компоненты смеси;

Э – экстрагент; ЭТ – экстракт; Р – рафинат

6.1.2.3 Многоступенчатая противоточная экстракция

Многоступенчатая противоточная экстракция применяется при необходимости глубокого извлечения распределяемого компонента из разделяемой смеси. Позволяет по сравнению с другими схемами снизить расход экстрагента, получить более насыщенный экстракт. Осуществляют многоступенчатую противоточную экстракцию в каскаде смесителей-отстойников, как показано на рис. 6.3, либо в противоточных колоннах экстракторах.

Рис. 6.3 – Схема многоступенчатой противоточной экстракции Обозначение потоков: С – исходная смесь; А и В – компоненты смеси;

Э – экстрагент; ЭТ – экстракт; Р – рафинат


6.1.2.4 Противоточная многоступенчатая экстракция с флегмой

Противоточная многоступенчатая экстракция с флегмой применяется с целью глубокого разделения исходного раствора. Осуществляется в колоннах экстракторах. Схема противоточной многоступенчатой экстракции с флегмой показана на рис. 6.4. При работе по этой схеме разделяемая смесь подаетя в среднюю часть экстракционной колонны. Недостатками метода являются увеличенный расход экстрагента, увеличение размеров экстрактора, удорожание установки в целом.

Рис. 6.4 – Схема противоточной многоступенчатой экстракции с флегмой 1 – ступени взаимодействия фаз; 2 – регенератор экстрагента; 3 – ступень

питания. Обозначение потоков: С – исходная смесь; А и В – компоненты смеси; Э – экстрагент; ЭТ – экстракт; Р – рафинат; ЭР – регенерированный экстрагент

6.1.2.5 Противоточная многоступенчатая экстракция двумя растворителями

Противоточная многоступенчатая экстракция двумя растворителями, схема корой показана на рис. 6.5, применяется для выделения из растворов веществ с близкой растворимостью. Недостатками метода являются большой расход экстрагентов и высокая стоимость процесса.

Рис. 6.5 – Схема противоточной многоступенчатой экстракции двумя

растворителями 1 – экстрактор; 2 и 3 – регенераторы экстрагентов. Обозначение потоков:

С – исходная смесь; А и В – компоненты смеси; Э1 и Э2 – экстрагенты; ЭТА и ЭТВ – экстракты; Р – рафинат


6.1.3 Жидкостные экстракторы

Для проведения жидкостной экстракции используются емкостные одно- и многоступенчатые экстракторы, колонные дифференциально-контактные экстракторы, экстракторы с механическим подводом энергии, центробежные роторные и др. экстракторы.

6.1.3.1 Одноступенчатый емкостной экстрактор

Одноступенчатый емкостной экстрактор (см. рис. 6.6) обычно представляет собой емкость с мешалкой 1 и отстойник 2 и может работать как в непрерывном, так и в периодическом режиме. В емкости 1 из исходной смеси и экстрагента получают эмульсию. После проведения процесса экстракции эмульсия представляет собой смесь экстракта и рафината. Экстракт и рафинат получают путем разделения эмульсии в отстойнике. При проведении процесса в периодическом режиме отстаивание может проводиться в емкости 1 при отключенной мешалке.

Рис. 6.6 – Одноступенчатый смесительный экстрактор 1 – емкость с мешалкой; 2 – отстойник. Потоки: С – исходная смесь;

Э – экстрагент; ЭМ – эмульсия; ЭТ – экстракт; Р – рафинат

6.1.3.2 Многоступенчатый емкостной экстрактор

Схема многоступенчатого емкостного экстрактора представлена на рис. 6.7. Данный экстрактор при непрерывной организации работы представляет каскад последовательно соединенных по разделяемой смеси групп аппаратов, каждая из которых включает в свой состав емкость с мешалкой и отстойник. Показанный на рисунке многоступенчатый экстрактор работает по перекрестноточной схеме организации процесса. Экстракт, полученный на первой ступени взаимодействия (выходящий из отстойника 3) является наиболее насыщенным распределяемым веществом и отбирается в качестве продукта


разделения. Экстракт, полученный на последней ступени взаимодействия (выходит из отстойника 4), содержит экстрагируемое вещество в незначительном количестве и направляется в смеси со свежим экстрагентом на вход первой ступени. Из отстойника последнее ступени 4 отводится второй продукт разделения – рафинат. Многоступенчатые емкостные перекрестноточные экстракторы применяют для получения рафината высокой чистоты при возможности применения дешевого экстрагента, не требующего регенерации, при незначительной ценности извлекаемого компонента.

Рис. 6.7 –Многоступенчатый смесительный экстрактор 1 и 2 – емкостные аппараты с мешалками; 3 и 4 – отстойники; 5 – насос.

Потоки: С – исходная смесь; Э – экстрагент; ЭТ – экстракт; Р – рафинат

6.1.3.3 Гравитационный полый распылительный экстрактор

Гравитационный полый распылительный экстрактор (см. рис. 6.8) по своему исполнению является колонным аппаратом и используется для работы в непрерывном режиме. Он имеет вертикальный цилиндрический корпус 1 с нижней и верхней отстойными зонами 2 и 3. Отстойные зоны представляют собой части корпуса с увеличенным по сравнению с его основной контактной частью поперечным сечением. В нижней части корпуса установлен распределитель легкой фазы 4, а в верхней – распределитель тяжелой фазы 5.

При рассмотрении принципа действия экстрактора примем, что экстрагент и экстракт являются легкой фазой, а исходная смесь и рафинат – тяжелой фазой. Экстрагент подается в экстрактор через штуцер 6 и распыляется с помощью распределителя легкой фазы 4. Исходная смесь подеется в аппарат через штуцер 7 и распыляется с помощью распределителя тяжелой фазы 5. Смешиваясь, экстрагент и разделяемая смесь образуют эмульсию. При взаимодействии с разделяемой смесью экстрагент насыщается распределяемым компонентом. В отстойных зонах происходит разделении фаз. В результате из верхней отстойной зоны через штуцер 9 отводится в виде легкой фазы экстракт, а из нижней через штуцер 8 – в виде тяжелой фазы рафинат.


Рис. 6.8 – Гравитационный полый распылительный экстрактор 1 – корпус; 2 и 3 – отстойные зоны; 4 и 5 – распределители легкой

и тяжелой фаз. Штуцера: 6 – для подвода легкой фазы; 7 – для подвода тяжелой фазы; 8 – для отвода тяжелой фазы; 9 – для отвода легкой фазы. Потоки: С – исходная смесь; Э – экстрагент; ЭТ – экстракт; Р – рафинат

Полый распылительный экстрактор является самым простым из колонных экстракторов. В то же время он является наименее эффективным из них. Вследствие его конструктивных особенностей данный экстрактор пригоден для работы с загрязненными жидкостями.

6.1.3.4 Насадочный экстрактор

Схема насадочного колонного экстрактора представлена на рис. 6.9. От полого распылительного он конструктивно отличается наличием опорно-распределительной решетки 6 и слоя насадки 7 на ней.

Материал насадки следует подобрать, учитывая смачиваемость фазами. Для повышения эффективности работы аппарата необходимо, чтобы насадка лучше смачивалась той фазой, объемный расход которой меньше. В таком случае данная фаза будет двигаться по поверхности насадки в виде пленки. Наличие насадки в аппарате увеличивает поверхность взаимодействия фаз, способствует их перемешиванию с обновлением поверхности взаимодействия. По данным причинам насадочные экстракторы эффективнее полых распылительных. Но они сложнее и дороже, и гидравлическое сопротивление их выше.


Рис. 6.9 – Гравитационный насадочный экстрактор 1 – корпус; 2 и 3 – отстойные зоны; 4 и 5 – распределители легкой

и тяжелой фаз; 6 – опорно-распределительная решетка; 7 – слой насадки. Штуцера: 8 – для отвода тяжелой фазы; 9 – для отвода легкой фазы; 10 – для подвода тяжелой фазы; 11 – для подвода легкой фазы. Потоки: С – исходная смесь; Э – экстрагент; ЭТ – экстракт; Р – рафинат

6.1.3.5 Полочный экстрактор

В полочном колонном экстракторе по сравнению с полым распылительным в зоне взаимодействия фаз дополнительно установлены полки 6 и 7. Полки могут быть сегментными или выполненными по схеме «диск – кольцо». Полки способствуют улучшению перемешивания фаз, обновлению поверхности их взаимодействия и в итоге повышают интенсивность и эффективность процесса экстракции.


Рис. 6.10 – Гравитационный полочный экстрактор 1 – корпус; 2 и 3 – отстойные зоны; 4 и 5 – распределители легкой

и тяжелой фаз; 6 – центральная полка; 7 – перифирийная полка. Штуцера: 8 – для отвода тяжелой фазы; 9 – для отвода легкой фазы; 10 – для подвода тяжелой фазы; 11 – для подвода легкой фазы. а) – полки «диск – кольцо»; б) – сегментные полки. Потоки: С – исходная смесь; Э – экстрагент; ЭТ – экстракт; Р – рафинат

6.1.3.6 Ситчатый экстрактор

В колонном гравитационном ситчатом экстракторе (см. рис.6.11) контактными устройствами являются ситчатые тарелки 4. При работе аппарата легкая фаза проходит через отверстия тарелок, таким образом диспергируясь в тяжелой фазе. При этом происходит массообмен между фазами, фазы активно перемешиваются с обновлением поверхности взаимодействия. Тяжелая фаза перетекает с выше расположенных тарелок на ниже расположенные через переливные трубы 5. Ситчатые экстракторы не следует применять для взаимодействия загрязненных сред.


Рис. 6.11 – Гравитационный ситчатый экстрактор 1 – корпус; 2 и 3 – отстойные зоны; 4 – ситчатая тарелка; 5 – переливная

труба. Штуцера: 6 – для подвода легкой фазы; 7– для подвода тяжелой фазы; 8 – для отвода тяжелой фазы; 9 – для отвода легкой фазы. Потоки: С – исходная смесь; Э – экстрагент; ЭТ – экстракт; Р – рафинат

6.1.3.7 Роторно-дисковый экстрактор

Роторно-дисковый экстрактор (см. рис. 6.12) является одним из простейших экстракторов с внешним подводом энергии. В нем интенсификация перемешивания, диспергирования и взаимодействия фаз достигается за счет вращения ротора (вала 2 с дисками 3) и воздействия его при этом на контактирующие фазы.


Рис. 6.12 – Роторно-дисковый экстрактор 1 – корпус; 2 – вал; 3 – диски; 4 – кольцевые полки; 5 – распределитель

легкой фазы (ЛФ). Штуцера: 6 – для подвода легкой фазы; 7– для подвода тяжелой фазы (ТФ); 8 – для отвода тяжелой фазы; 9 – для отвода легкой фазы.

6.1.3.8 Пульсационные экстракторы с внешними пульсаторами

Пульсационные экстракторы с внешними пульсаторами обычно представляют собой насадочные или тарельчатые колонные аппараты с подключенными к ним насосами с возвратно-поступательным движением рабочего органа. На рис. 6.13 показан насадочный экстрактор с внешним пульсатором-насосом 4. В данном случае используется поршневой насос. При работе насоса при прямом ходе поршня жидкость порция жидкости дополнительно подается в аппарат. При обратном ходе поршня порция жидкости отсасывается из аппарата. Таким образом поток жидкости во всем объеме аппарата пульсирует, что вызывает интенсификацию перемешивания и взаимодействия фаз.


Рис. 6.13 – Насадочный экстрактор с внешним пульсатором-насосом 1 – корпус; 2 и 3 – отстойные зоны; 4 – насос-пульсатор;

5 – распределитель тяжелой фазы; 6 – опорно-распределительная решетка; 7 – слой насадки. Штуцера: 8 – для отвода тяжелой фазы; 9 – для отвода легкой фазы; 10 – для подвода тяжелой фазы; 11 – для подвода легкой фазы. Потоки: С – исходная смесь; Э – экстрагент; ЭТ – экстракт; Р – рафинат

6.1.3.9 Пульсационные экстракторы с подвижными тарелками

На рис. 6.14 показана конструкция пульсационного экстрактора с подвижными тарелками. В данном аппарате диски (тарелки) 3 жестко закреплены на штоке 2. При работе экстрактора привод придает штоку, а совместно с ним и тарелкам возвратно-поступательное движение с небольшой амплитудой. Находящаяся внутри аппарата жидкость за счет этого подвергается динамическим воздействиям, приводящим к усилению ее перемешивания, интенсификации массообмена между фазами. У данных экстракторов по сравнению с экстракторами с насосами-пульсаторами меньше удельный расход энергии при одинаковой достигаемой эффективности.


Рис. 6.14 – Экстрактор с пульсирующими тарелками 1 – корпус; 2 – шток; 3 – диски (тарелки); 4 – кольцевые полки;

5 – распределитель легкой фазы (ЛФ). Штуцера: 6 – для подвода легкой фазы; 7– для подвода тяжелой фазы (ТФ); 8 – для отвода легкой фазы; 9 – для отвода тяжелой фазы.

6.2 Экстракция и растворение в системе твердое тело-жидкость

Экстракция в системе твердое тело-жидкость (экстрагирование, выщелачивание) – процесс извлечения целевого компонента (нескольких компонентов) из твердого тела, представляющего собой смесь веществ. Извлекаемый компонент при этом может содержаться в порах перерабатываемого материала как в твердом, так и в жидком виде. Извлекаемый твердый компонент сначала растворяется в растворителе, проникающем в поры материала. Затем компонент (его раствор) диффундирует к наружной поверхности этого материала. После этого компонент раствора диффундирует


от поверхности материала в основную массу жидкости. Извлекаемый жидкий компонент диффундирует из пор в основную массу жидкости. Во всех случаях скелет перерабатываемого твердого тела остается в неизменном виде, выполняя роль инертного носителя экстрагируемых веществ.

В основном твердофазную экстракцию (экстрагирование) осуществляют, применяя в качестве экстрагента воду или водный раствор. Продукты взаимодействия (суспензии), получаемые при экстрагировании, обычно называют пульпами. Пульпа представляет собой смесь твердой и жидкой фаз. При прямотоке фаз на входе в экстрактор пульпа представляет смесь растворителя и исходного твердого материала, на выходе – смесь раствора (щелока) и пустой породы (инерта). Твердый остаток , выделенный из пульпы , обычно называют хвостами. Экстрагирование в основном применяется как первая стадия переработки минерального сырья, а также как стадия извлечения целевых компонентов из растительного и животного сырья.

При растворении твердых веществ происходит переход их в жидкость с поверхности твердых частиц, инертный носитель при этом отсутствует. При экстрагировании существует как внутреннее, так и внешнее диффузионное сопротивление, при растворении – только внешнее. Поэтому растворение протекает гораздо быстрее, чем экстрагирование.

6.2.1 Растворение

В большинстве случаев растворимость твердых веществ ограничена. При концентрации насыщения между растворами и твердыми телом устанавливается равновесие. Концентрация насыщения оказывает большое влияние на скорость растворения. Теоретически концентрацию насыщения можно определить из условия равенства химических потенциалов вещества в растворе и в твердом теле. Однако более точные сведения по растворимости веществ в зависимости от их природы, природы растворителя и температуры получают экспериментально и приводят в справочной литературе.

Кинетику процесса растворения описывают на основании положений. изложенных А. Н. Щукаревым в конце 19-го века. Одно из этих положений описывается уравнением:

)( * ccFd

dMq c

. (6.2)

где q – поток растворяющегося вещества, кг/с;

M –масса растворяющегося вещества, кг; – время, с;

c – коэффициент массоотдачи;

F – поверхность растворения, м2;

c и *c – действующая концентрация растворяющегося вещества в растворе и концентрация его насыщения соответственно.

При растворении частиц размер их и , соответственно, поверхность меняются (уменьшаются). Примем, что форма частиц при их растворении не меняется.


При условии постоянства движущей силы массоотдачи в жидкой фазе, время полного растворения частицы вычисляется по формулам:

0

*

т

c

d

a c c

; (6.3)

3F

V

aa

a , (6.4)

где 0d – начальный размер частицы;

т – плотность частицы;

Fa и Va – коэффициенты, зависящие от природы и формы частиц.

Для расчетов реальных аппаратов-расворителей формулу (6.3) сложно применить, т.к. действующая концентрация c меняется либо во времени (растворители периодического действия), либо по пути движения частицы, т.е. по длине аппарата (растворители непрерывного действия).

Для определения коэффициента массоотдачи c используют

критериальные уравнения, учитывающие в совокупности факторов и гидродинамическую обстановку в аппарате (естественная конвекция, обтекание частиц потоком, псевдоожижение, при перемешивании механическими мешалками и т.д.).

6.2.2 Экстрагирование жидкого вещества из твердого тела

При экстрагировании жидкого вещества из твердого тела целевой компонент содержится в жидком виде как в растворе-экстрагенте, так и в растворе, находящимся в порах твердого тела. Жидкость в порах из-за их малого размера практически неподвижна. Поэтом ход и скорость процесса экстрагирования лимитируется молекулярной диффузией как экстрагируемого вещества в растворе, так и экстрагента в порах твердого материала. Структура пор твердых тел, подвергаемых экстракции, разнообразна. По структуре пор их делят на изотропные и анизотропные. Анизотропные тела могут иметь регулярную структуру (например, материалы растительного происхождения) и нерегулярную.

При непрерывной экстракции поток нерастворимого вещества, из пор которого извлекается целевой компонент, называют нижним. Потоком раствора экстрагируемого вещества называют верхним.

Описание кинетики процесса сложно и в достаточной мере разработано лишь для экстракции из изотропного твердого материала. Обычно скорость процесса определяют путем лабораторных либо опытно-промышленных испытаний.

6.2.3 Экстрагирование твердого вещества из твердого тела

При экстрагировании твердого вещества область, к которой оно заключено в твердом теле постоянно уменьшает объем (см. рис. 6.15). Освобожденные

от экстрагируемого вещества поры при этом заполняются жидкостью. Кинетика такого процесса, как правило, определяется скоростью молекулярной диффузии


жидких компонентов в порах. Строгих аналитических решений данной задачи не существует. Поэтому, подобно экстрагированию жидкости из твердого тела, скорость процесса, время протекания экстрагирования и в рассматриваемом случае определяют экспериментально.

Рис. 6.15 – Изменения состава твердого тела в процессе экстрагирования

6.2.4 Способы экстрагирования и растворения

Экстрагирование может проводиться в периодическом режиме в аппаратах с механическими мешалками либо пневмоперемешиванием. Непрерывное экстрагирование по прямоточному способу может быть осуществлено в каскаде аппаратов с мешалками, как это показано на рис. 6.16. При этом обычно организуется движение пульпы самотеком за счет разности высот установки аппаратов.

Рис. 6.16 – Схема прямоточной экстракционной установки Потоки: тм – твердый материал; р – растворитель; п – пульпа;

пскр – пульпа, содержащая концентрированный раствор

Противоточный способ экстрагирования более эффективен, но сложнее в аппаратурно-технологическом оформлении. При противоточном способе свежий растворитель взаимодействует с твердым телом, из которого в основном извлечен целевой компонент, а насыщенный растворитель – со свежим перерабатываемым материалом.


6.2.5 Экстракторы и растворители

Для экстрагирования и растворения твердых тел чаще всего используют емкостные экстракторы и растворители, аппараты непрерывного действия колонного типа, элеваторные, трубчатые и барабанные, аппараты с неподвижным материалом (диффузоры).

6.2.5.1 Емкостные экстракторы и растворители Емкостные экстракторы и растворители представляют собой вертикальные

или горизонтальные аппараты с мешалками. Они могут быть одиночными или соединенными в каскад. Соединение в каскад может быть осуществлено по прямоточной или по противоточной схеме. На рис. 6.17 показана смесительно-отстойная экстракционная установка, работающая по противоточной схеме. Она включает вертикальные аппараты с мешалками 1 и 2, отстойники 3 и 4 с устройствами для выгрузки и перемещения твердого материала и насос 5 для перекачивания раствора (щелока).

Рис.6.17 – Смесительно-отстойная экстракционная установка 1 и 2 – аппараты (емкости) с мешалками; 3 и 4 – отстойники; 5 – насос.

Потоки: ТМС – исходный твердый материал; ТМ1 – твердый остаток после первой ступени выщелачивания; П1 и П2 – пульпа первой и второй ступеней выщелачивания; СЭ – свежий экстрагент (растворитель); Р1 – раствор второй ступени выщелачивания; РК – конечный раствор

6.2.5.2 Горизонтальный шнековый экстрактор

В крупнотоннажных производствах применяют горизонтальные шнековые экстракторы (растворители) непрерывного действия. Конструкция такого экстрактора показана на рис. 6.18. Он имеет горизонтальный корпус 1, выполненный в виде корыта. В нижней части корыта размещается вал 2 с закрепленным на нем шнеком 3. Шнек выполняет роль мешалки пульпы, а также обеспечивает перемещение твердой фазы из одного конца корыта


в другой. При работе аппарата по противоточной схеме движения твердой и жидкой фаз устройство для выгрузки твердого материала (хвостов) 4 и штуцер для отвода полученного раствора (щелока) располагаются на противоположных концах корыта 1.

Рис.6.18 – Горизонтальный шнековый экстрактор (растворитель) 1 – корпус (корыто); 2 – вал шнека; 3 – шнек; 4 – устройство для выгрузки

твердого материала; 5 – штуцер для отвода раствора. Потоки: ТМ – твердый материал; РЛ – растворитель; РР – раствор

6.2.5.3 Колонный экстрактор с псевдоожиженным слоем

Конструкция колонного экстрактора с псевдоожиженным слоем твердого материала показана на рис. 6.19. Корпус аппарата представляет собой полый вертикальный цилиндр с расширением – сепарационной зоной 2 в своей верхней части. В сепарационной зоне выполнен кольцевой желоб 3 для сбора и отвода полученного в результате экстракции раствора. В крышке экстрактора установлена труба 4 для подачи твердого материала. Штуцер 5 для подвода растворителя в аппарат выполнен в его днище. При работе экстрактора в нем создается восходящий поток жидкости, при этом твердый материал в этом потоке находится в псевдоожиженном состоянии и выщелачивается. Хвосты в виде пульпы отбираются из нижней части псевдоожиженного слоя и отводятся из аппарата на обезвоживание через штуцер 7. При обезвоживании дополнительно получают концентрированный раствор. В сепарационной зоне 2 жидкость (раствор) в основном отделяется от твердой фазы и через штуцер 6 отводится из кольцевого желоба 3.


Рис.6.19 – Колонный экстрактор с псевдоожиженным слоем 1 – корпус; 2 – отстойная (сепарационная) зона;3 – кольцевой желоб;

4 – труба для подачи материала. Штуцера: 5 – для подвода растворителя (РЛ); 6 – для отвода раствора (РР); 7 – для выгрузки хвостов

6.2.5.4 Элеваторный экстрактор

Элеваторные экстракторы применяют для выщелачивания из сыпучих зернистых и кусковых материалов а также из растительного сырья (например, травянистого). Схема элеваторного экстрактора показана на рис. 6.20. Корпус экстрактора 1 выполнен в виде U–образной емкости, через которую проходит бесконечная цепь 3. На цепь навешены ковши 4, в которые помещается перерабатываемый твердый материал. Цепь с ковшами при работе экстрактора приводится в движение при помощи приводного барабана 2. Корпус экстрактора имеет штуцера для подвода растворителя и отвода полученного раствора. Также экстрактор имеет устройства для загрузки материала в ковши и для выгрузки его из ковшей.


Рис.6.20 – Элеваторный экстрактор 1 – корпус; 2 – приводной барабан; 3 – цепь; 4 – ковши. Потоки:

ТМ – твердый материал; РЛ – растворитель; РР – раствор

При работе экстрактора его корпус заполняется жидкостью и через эту жидкость движутся ковши с материалом, который подвергается экстрагированию. При переработке травянистого или волокнистого сырья вместо ковшей в экстракторе используются специальные рамки.


12ЛК ПАХТ ТЕХНОЛОГИ Ч.2 ЭКСТРАКЦИЯ КАЛИШУК 6 ... · 2018. 5....

Documents

Transcript of 12ЛК ПАХТ ТЕХНОЛОГИ Ч.2 ЭКСТРАКЦИЯ КАЛИШУК 6 ... · 2018. 5....