Химическая технология, ч. 1. - Гончаров А.И
Скачать (прямая ссылка):
Процес у нерухомому шарі полягає у фільтрації рідини (розчинника) через шар пористого кускового матеріалу. Розчинення (екстракція), яке здійснюється фільтраційно-проточним способом, є досить повільним процесом. Однак цей спосіб дуже простий за апаратурним
Промитий шлам
Рис. 83. Схема протитечійного промивання осаду (шламу) на барабанних вакуум-фільтрах.
оформленням і не потребує застосування фільтрів та додаткового обладнання для відділення і промивання осаду. Для розчинення (екстракції) в нерухомому шарі потрібний однорідний за розмірами і грубо подрібнений матеріал.
Будова екстракційних апаратів (розчинників). До конструкції апаратів, в яких відбувається процес екстракції і розчинення, ставляться такі вимоги: висока питома продуктивність виходу розчину з одиниці об'єму апарата, якомога вища концентрація утвореного розчину і невелика витрата енергії на одиницю об'єму кінцевого розчину. Апарати для екстракції і розчинення бувають періодичні і безперервної дії, прямоточні і протитечійні, змішаного потоку і з нерухомим шаром твердого матеріалу, з механічним перемішуванням та в киплячому шарі.
Апарати з нерухомим шаром твердого матеріалу — це відкриті резервуари з ґратчастим дном, подібні до нутч-фільтрів (рис. 36). На гратку завантажується шар твердого матеріалу, через який згори вниз збігає розчинник. При такому напрямі руху рідини концентрований розчин не змішується з розчином низької концентрації, що призводило б до зниження рушійної сили процесу. Для підвищення ступеня вилуговування і збільшення продуктивності застосовують герметичні апарати з ґратчастим дном, які називаються дифузорами.
Шнекові екстрактори — це найбільш поширені безперервно діючі апарати з механічним перемішуванням. Шнек (рис. 84) пересуває тверду масу в напрямі до отвору, через який відходи виводяться назовні. Сучасні розчинники сильвініту, наприклад, досягають до 20 м завдовжки і близько 4 м в діаметрі. Такий апарат переробляє за 1 год до 15 вагонів сильвініту, він надійний у роботі і високопродуктивний.
Досить інтенсивно працюють барабанні і трубчасті розчинники. Поліпшення масовіддачі в них пов'язане з систематичним оновленням поверхні контакту фаз внаслідок пересипання твердого матеріалу в барабані.
На рис. 85 показано апарат з киплячим шаром. У циліндричну колону 1 через нижній штуцер 2 безперервно надходить рідина, яка,
Природна сіпь
Лора
Рис. 84. Шнековий розчинник з котлом.
Рис. 85. Колонний розчинник з псевдозрідженим (киплячим) шаром.
з
¦6
проходячи з необхідною швидкістю через отвори в гратці 3, перетворює шар твердого матеріалу в псевдозріджений стан. Якщо висота шару кілька метрів, то на виході можна одержати досить високої концентрації розчин, який зливається в жолоб 4 і видаляється через штуцер 5. Твердий залишок видаляється через штуцер 6. Матеріал для розчинення подається безпосередньо в киплячий шар згори через трубу 7. Апарати такого типу прості за будовою і зручні в експлуатації. В них досягається велика швидкість процесу і високий ступінь вилуговування.
Методи перемішування. Для інтенсифікації хімічних, теплових і дифузійних процесів, зокрема утворення гомогенних систем — розчинів, у хімічній технології широко застосовується перемішування. Збільшення ступеня турбулентності системи, яке досягається під час перемішування, призводить до зменшення товщини пограничного)'^шару та до збільшення і безперервного оновлення поверхні взаємодіючих фаз. Це прискорює процеси тепло- і масопередачі. Незалежно від того, який матеріал змішується з рідиною — газ, рідина або тверда сипка речовина,— відрізняють два основних способи перемішування: механічний і пневматичний.
Механічне перемішування здійснюється мішалками, яким нада-ється"обертовий, або зворотно-поступальний рух. Механічні пристрої для перемішування складаються з трьох основних частин: власне мішалки, вала і привода. За будовою лопатей відрізняють мішалки лопатеві, пропелерні, турбінні та спеціальні.
Лопатеві мішалки складаються з двох або більше лопатей прямокутного перетину, закріплених на обертовому валу. До цього типу належать також мішалки спеціального призначення: якорні, рамні і листові. Лопатеві мішалки застосовують для перемішування рідин, в'язкість яких не перевищує 103 мН • с/м2. їх застосовують при про-
веденні повільних хімічних реакцій, для яких стадія, що визначає швидкість подачі реагентів у зону реакції, не буде] обмежуючою.
Для перемішування рідин з в'язкістю, не більшою за 104 мН • с/м2, а також якщо можливе випадання осадів, застосовують я к о р н і, або рамні, мішалки. Листові мішалки застосовують для перемішування малов'язких рідин. При розчиненні твердих речовин застосовують листові мішалки з отворами в лопатях.
Пропелерні мішалки створюють переважно осьові потоки, внаслідок чого утворюється великий насосний ефект, що дає змогу істотно скоротити час перемішування. Пропелерні мішалки застосовують для перемішування рідин з в'язкістю, не більшою як 2 • 103 мН • с/м2 переважно в апаратах з випуклим днищем.
