-
-
Whatsapp
Обзор и применение роторной колонны для Технологии экстракции DODGEN
2021-11-11
При проведении операции Технологии экстракции диаметр капель дисперсной фазы и коэффициент удержания иногда сильно изменяются по высоте и радиусу колонны, в результате чего коэффициент массообмена в разных участках оборудования может значительно отличаться. Роторная колонна для Технологии экстракции DODGEN позволяет изменять проектные параметры каждого этапа, чтобы добиться минимального осевого смешивания, равномерного коэффициента удержания дисперсной фазы и максимальной производительности колонны, а следовательно, обеспечить высокую общую эффективность за счет своих конструктивных особенностей.
Роторная колонна для Технологии экстракции DODGEN представляет собой механическое перемешивающее оборудование для Технологии экстракции с перфорированными пластинами, конструкция которого изображена на рисунке ниже. В камере смешивания установлены турбинный смеситель и заданная перфорированная пластина, предназначенная для вертикального разделения отдельных блоков. Турбинный смеситель представляет собой радиальный рабочий колесо с двойным входом, который обеспечивает характерные гидравлические свойства роторной колонны для Технологии экстракции DODGEN. Круглые отверстия в заданной перфорированной пластине обеспечивают противоточное движение двух фаз по колонне, а количество и диаметр отверстий определяют свободную площадь заданной перфорированной пластины. Скорость вращения вала колонны низкая: для колонн среднего размера она составляет 80~200 об/мин, а для крупных колонн для Технологии экстракции — 5~20 об/мин. Низкая скорость вращения гарантирует длительный срок службы уплотнения вала и внутренних подшипников, что ограничивает обслуживание оборудования только обычными ремонтными работами, а также обеспечивает низкое потребление электроэнергии. Потребление электроэнергии роторной колонны для Технологии экстракции DODGEN диаметром 2,5 м может быть ниже 3 кВт. Для колонн с диаметром менее 1,5 м подшипники, вращательные компоненты и заданные перфорированные пластины собраны в компактный блок длиной до 5 м, который вставляется в корпус колонны и фиксируется фланцами между двумя поддерживающими частями колонны; однако внутренние компоненты крупных колонн монтируются поэтапно внутри колонны: турбинные смесители и заданные перфорированные пластины устанавливаются через люки для входа людей, расположенные каждые 6~10 м по высоте колонны.
Для разделения жидкость-жидкость Технология экстракции имеет очевидные преимущества в следующих условиях эксплуатации:
●Системы с азеотропами
●Материалы с высокой температурой кипения или близкими температурами кипения
●Термолабильные материалы
●Системы с низким содержанием тяжелых фракций
Способ течения и характеристики массообмена
В роторной колонне для Технологии экстракции DODGEN дисперсная фаза вступает в контакт с непрерывной фазой в виде капель и осуществляет массообмен. Поведение капель зависит от свойств системы и условий эксплуатации: скорость вращения турбины, поверхностный расход двух фаз, коэффициент проницаемости заданной перфорированной пластины и физико-химические свойства системы оказывают большое влияние на образование, транспортировку, коагуляцию и дробление капель, а также на размер капель и распределение времени пребывания, что в свою очередь определяет коэффициент удержания дисперсной фазы.
Благодаря центробежной силе турбины легкая фаза накапливается вдоль оси, и при высокой скорости смешивания коэффициент удержания достигает максимального значения в центре колонны. При низком скорости течения дисперсной фазы смешивание не достаточно интенсивно для полного коагуляции дисперсной фазы вокруг оси, поэтому распределение коэффициента удержания дисперсной фазы по высоте колонны более ровное. В некоторых этапах, близких к подшипникам, из-за недостаточного пространства для входа дисперсной фазы в соседние этапы, а также из-за коагуляции дисперсной фазы на подшипниках при высоком расходе дисперсной фазы может наблюдаться значительное увеличение коэффициента удержания.
Массообмен в роторной колонне зависит от геометрической структуры, физико-химических свойств системы и условий эксплуатации. Коэффициент массообмена зависит от направления массообмена, который влияет на коагуляцию между каплями; однако для определенной системы коэффициент массообмена определяется только скоростью смешивания в состоянии границы раздела. С увеличением скорости смешивания средний диаметр капель уменьшается, площадь границы раздела увеличивается, и эффективность массообмена повышается; с увеличением расхода двух фаз скорость относительного движения двух фаз и коэффициент удержания увеличиваются, что также повышает эффективность массообмена. Роторная колонна для Технологии экстракции имеет следующие характеристики:
●Высокая эффективность массообмена и широкая универсальность
●Гибкость при адаптации к различным технологическим параметрам и свойствам материалов
●Максимальная производительность — 15 – 40 м³/(м²·ч)
●Более 30 теоретических этапов (210 роторных тарелок) в одной колонне
●Диапазон эксплуатации — 1:3
●Диаметр — 30~2700 мм, высота — 40 м
Применение роторной колонны
●Извлечение лития из солевых озер
●Извлечение органических кислот из ферментационных буферов
●Экстракция ароматических углеводородов и извлечение масел для смазки из фракций нефти
●Получение метилметакрилата по технологии C4
●В фармацевтической и химической промышленности — извлечение витаминов, алкалоидов и других органических веществ из водных растворов
●В гидрометаллургической промышленности — извлечение цинка из растворов никеля и кобальта, а также извлечение урана из экстрактов и растворов грубой фосфорной кислоты
●В промышленности по очистке сточных вод в экологическом проектировании — извлечение органических веществ (таких как фенол и нитробензол) из сточных вод, а также удаление цинка из сточных вод производства химического волокна
