автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Гидравлика и массообмен в аппаратах с сопряженными процессами экстракции и реэкстракции

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗШЕШ ИНСТИТУТ ТОНКОЙ ХИМИЧЕСКОЙ ТЬХВДОГИИ ии.И.В.ЛСШНОСОВА

Следаадазированный совет Д 063.41.03 На правах рукописи ЮСЕФ ХАЛВД ТОХАН ВАРЕ*?

ГВДРА5ЛИКА И ЫАССООБМЕН В АППАРАТАХ С (МШЕННЫМИ ПРОЦЕССАМИ ЭКСТРАЮЩ И РЕЭКСТРАМЩ

05.17.08 - Процессы и аппараты химической технологии

с

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата те-хнкчеоких наук

Москва - 19.^1

/

Я

Работа выполнена на кафедре "Процессы и аппараты химической технологии" Московского института тонкой химической технологии ии. Ы.В.Ломоносова.

Научные руководители: д.т.н., проф. Пебалк В.Л.

к.т.к., доц. Варфоломеев Б.Г.

й£ициальн^з оппоненты: доктор технических наук, профессор

Булатов О.Н.

кандидат технических наук, с.н.с. Рябчиков Е.Е.

Ведущая оргшмзадая: Пес>дарствзнниЯ институт азотной прсиятсн-ности и продуктов органического синтезе. (ГИАП)

Зашита состоится ,-Ц " исяя 1991 г. в "т<\Ш' часов на заседания специализированной) совзта Д C63.4I.ft3 пр.! Цзсиоз-скои института точкой хиитзской технолопш ш:. по гу:_есу: 117571, Лзсква, лр„Вар!ЗДс;сого, 66 ауД<

С диссорташйГ; омиаииятьи: п С:.С;.г;огс::.

по адресу .\.'.Пкрсгогс:„.„;, д.1с.

Автору ора1;

г.

Учений секрстар специализированного совета Д C63.41.CS

с.н.с. ЕаС:*ч С.В.

j

- г -

1 , ОБЩАЯ ХАРШЕРИСША РАБОШ

Актуальность щэоблеыъ:. В последние годы внимание исследова-гелой и технологов привлекла кидкомеыбранная экстракция - новый фоцесс разделения, совыещащий экстракцию и рэзкстракцию, обла-tacsjin радом существенных достоинств при селективной извлечении ссмпонентов из разбавленных растворов. Этот процесс получает широкое применение в очистке стоков от органических и неорганичес-шх примесей, извлечении и концентрировании ряда металлов из раз-5авленша растворов, при разделении углеводородов, аминокислот, 5елков и др.

Отмечается, что жидкошмбранная экстракция относится к энергосберегающим процессам; в определенных условиях ока мохет заметь процессы жидкостной экстракции, ионообмена, адсорбции.

В жидкомембр&нной экстракции используют мультиплэтные эмуль-:ии типа Ц/В/М или B/U/B» стабилизированных ПАВ, позволяющих до-зсдать мсяфазлую поверхность в капле-глобуле до 3000 и/и ; при этом осуществляется непрерывная циркуляция ^'ембранной фазы между $окаш экстракции и реэкстракции.

В настоящее время широко иссиедувтся проблемы подбора ПАВ ;ля создания стабильных куяьтиплетных эмульсий (для кснкртгны. случаев разделения), а также физико-хшкчески-е огногы разрушения ггойких мультиэ"«ульс!«й. Однако, до сих пор не решен вопрос об ап-тарэтушоы оформлении процесса яидкомеибранной экстракции. Предлагаемые конструкции пертракторов-аппаратов для осуществления яззд-ммембранной экстракции - характеризуется ¡.алой удельной межфазной ловерхностьь и, следовательно, невысокой массообмзнно'й эффективностью.

Поэтому представляется актуальным разработка конструкции пер-грагторов и исследование их гидродинамических и иассообменных характеристик.

Теш. диссертации разработала в соответствии с Координационным планом Научного совета по теоретическим основам химической технолога: АН СССР на 1986 - 19Э0 и 199Г - 1996 годы (теш. ÍJ 2.27) и вклвчена в планы НИЧ ШТХТ им. bLB.Ломоносова (г/б 16-331).

Цель работы. Разработка принципиальных конструкций аппаратов для жидкомембранной экстракции' (пертракторов), исследование их гидродинамических и шссообиенных характеристик, ввдача рекомендаций для инженерного расчета пертракторов.

Научная новизна. Разработана, концепция аппаратурного оформления процесса жидког.ембранаой экстракции, т.е. соединение в одной аппарате стадий экстракции и реэкстракции- без (и при) подходе внешней энергии. Исследован фракционный состав дисперсий в зонах экстракции распылительных и вибрационных пертракторов; проверено соответствие нормального, нормально-логарифмического распределений и закона "верхнего предела" опытным кривым распределений чисЛеу капель от их диаметра. Выявлены зависимости параметров опитньа? распределений от расходов фаз, концентрации дисперсной фазы, Интенсивности вибрации.

Чередована удеркиваощая способность в зонах экстракции пертракторов; на осноаэ модифицированного уравнения Торнтока обоб' щены1 Сйктные величины УС введением функции стесненности потока капейб в режиме их дисперсной упаковки.

Разработана физическая модель явления захлебывания для распылительных экстракторов.

Выявлены изхсообыенныо характеристики пертракторов; предложены эмпирические уравнения для расчета КЦЦ вибрационных пертракторов. ■

Практическая ценность и реализация результатов работы.

Разработаны конструкции распылительных и вибрационных пертракторов, обеспечивающих сопряжение стадий экстракций иг реэкстракции в одном аппарате.

Предложена для исследованных пертракторов теоретические и эмпирические зависимости для расчета межфазной поверхности, шс-сообменной эффективное.^ и предельной жидкостной нагрузки, (для распылительных пертракторов).

Полученные научные результаты проходят опытн с-ггроыыилшную проверку при тадкомаибронном вцделении боря из пластовых вод ПО "Кошнефть".

Акробашя тзаботы. Осношшэ положежш :< х^з^г&таты работы обседались на кафедре "Процесс!.: и- аппараты .чкмьческой технологии" ЫТХТ им. U.B.Ломоносова, доложены на Всесоюзном совещании "Комп-

яэксное использование попутшлс и пластовых вод нефтяные и газовых ыесторовдений Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции в качестве гидроыинерального сырья" (г.Ухта, 1990 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликована I статья.

Объем работы. Диссертаудиокная работа содержит стр., э ток числе стр. учитываемого машине некого то кета,

¿у р рис., } "/-таблиц и состоит из введения, 5 глав, основных выводов, списка литературы (141 наименование) и приложения.

СОДЕШШИЕ РАБОТЫ

Во введения обоснована актуальность работы, дана краткая характеристика состояния проблемы, определены цели исследования.

I» Дитера тур>гой обзор.

Приведи« принципиальниэ ехид* процесса жндкоызмбранной экстракции, оснешкз штоды создания стабильных иультиплзтнгк эиуль-сий та па В/Ц/В (или Ц/ВДО, рассмотрены преиьучества и недостатки прошгзлзнного осуществления про?;ессоа экстракции и рвэкстрая-цки о лертракторах при извлечении и концентрировании угчезодорэ-дов, ионов когалдс-в и т.д.

Рассмотрена возможность прлызнзния распипительных и вибрационных экстракторов для проведения со клоненного процзсса экстракции - ргзкетраицин с г.сиоцьп лультзшгеттс< энульсий. Показано, что стабильньй сетши работа этих экетракцлошьк колонн заьисит от условия диспергирования, ввода к ьызода фгз, конструкций тарелок.

Обсугдснн результат}» исслодосаиий распылительных и вибрационных акстракторзв по аг. предельной произ еодитольности и удорки-сагчей способности (УС), приведены обобцапцие ¡зависимости для УС, базирующиеся на кооффишенто проскальзывания и функции стесненности потока капель.

Проведено обобщение данных по фрак^гснноцу составу дисперсной фазы для условий дисперсной упаковки калоль п раешшгаэаыадх эпстракцимшых колоннах и гиброэкетраоторах. Расс?*отро::а глассо-передача в этих аппарата::, еэ зависимость от расходных хараято-рпстм:;, сроднего размера капель, садор'гп! и янтенсисности ¡зибра-цчи.

Отмечена принципиальная возможность использования принципов работы распылительных колонн и вибрсэкстракторов для проведения процесса кидкомеыбранной экстракции.

2. Рал работка koi зтрукцкй аппаратов^ экспериментальные установки, жидкостные системы и методики эксперимента.

Разработанные на кафедре 1ШТ МЛТХТ им. Ы.В.Ломоносова аппараты с колпачковыми гидрозатворами (рис Л) позволяют осуществляв гидравлически обособленное размещение в одном корпусе зон экстракции и реэкстракции. Аппараты приспособлены для работы с жидкими сист :мами типа В/Ц/В (или И/В/М) при (и без) быстрой химической реакцией между прошедшим гидрозатвор экстрагентом и реэкс-' трагеитом.

Разпылитсльный пертрактор + (рис. 1а) представляет аппарат прямоугольного (круглого) сечения с гидравлическим секционированием зон экстракции и реэкстракции, которые разделены вертикальной перегородкой, имеющей по высоте прямоугольные окна с размещен ныш в них гидрозатвораии в виде прямоугольных колпачков. Гидрозатворы обеспечивают гидравляческуо автономность экстракционной и реэкстракционноВ зон.

Вибрационный пертрактор (рис. 16) отличается от распылительного пертракгора размещением в зонах экстракции и реэкстракции перфорированных тарелок, укрепленных на итоке, соверсшцем возвратно-поступательное движение.

Цилиндрический распылительный пэртрактор (рис.2а) обеспечивал последовательное осуществление процессов экстракции-реэкстраю ции при размещении зон для этих процессов в общем цилиндрическом корпусе, В этом аппарате достигается максимальное использование всего потока экстрагента в условиях противоточного движения фазовых потоков в камере экстракции и прямоточное движение экстракта и реэкстракта в кольцевой камере реэкстракции,

В вибрационном пертракторе цилиндрическом (рис, 26) в зонах экстракции и реэкстракции размещены перфорирование тарелки: вибрирующие в зоне экстракции, неподнюшие - в зона реэкстракции (в кольцевой зазоре). При работе аппарата в кольцевоЧ камере лорш-невьш пульсатором сосдааалась пульсация жидкости. Интенсивность пульсаций I = 1200 иц/кш. = ; "

-у------------ - .......... J

+J конструкция разработана с.н.с., к.т.н. Громовым Н.Л»

- б

Основные геоиотрические характеристики исследованных пер-ракторов приведены в табл. I и 2. Б качестве рабочих жидкостях систем были использованы: вода (В) - керссш (К), вода (В) -20& смесь веретенного маета с керосинои (К + 20 ВМ), вода (В) 50& спесь веретенного масла с керосином (К > 50 В!1), вода (В) бензойная к.слота (ВЦ) - короскн (К), В - НС - К + 20 ВЫ, - БК - К + 50 ВМ, вода - уксусная кислота (УК) - керосин, для эторых определена их основные физичес:кэ свойства (р ,JA , б~ц ), ия кассообменных систем - данные по равновесию. Во всех опытах ютерсной фазой являлась вода.

В главе описаны лабораторные установки, методики вывода ус-шовок на рабочие режимы.

3. Исследование удерживающей способности

Удоркиващую способность определяли отбором проб из зоны гетракции с поизщыэ специальных пробоотборников после вывода шаратов на стационарный гидродинамический реклы. Выявлено, что гл режиш дисперсной упаковки капель задеряка ( 0 ) увеличивает-[ с ростом расхода дисперсной фазы ( Уф ) и соотношения фаз

Vp : Vc ), т.е. при % » const рост Vc также приводит к ¡сличении 0 . Отмечена ьавискиось (? от физических свойств сплоя-ifl фазы: с ростом вязкости и плотности fc увеличивается

«то объясняется укрупнением капель в Солее вязкой и плотной еде. Для вябрр.ционгас партракторов рост 0 с ростом интенсигнос-

Еибрации I объясняется, прездо всего уменьшенной среднего зшра капель и ростом гидравлического сопротивления вибрирую-х тарелок. При этсы заметно резкое падение 0 с ростом амплиту-вибрации (при X» const ).

Для обобщения опытных данных по 0 использовали уравнение рнтона для скорости проскальзывания движущихся р противотоке з

. Us , и, , Uc

- соответственно скорость проскальзывания, ктивные скорости дисперсной и еллопной фаз. Базируясь на опыт-з значения Uo и расчетные значения скорости одиночной кал-Uv , определяемую через средний объемно-поверхностный диа-ф dst i определили функция стесненности потока капель

* I

Л

г

Ч

1

I I

I

тпг

I «

£ 1

а)

SJ

тг

I

а)

ПЧ

11

ч

А

Г

ч

X

■А'

ТПГ I }

1

г

'Г -

"У

ТГ \

б)

Рис.1. Партракторы с гидравлическим 'ге.кционироЕанием

а) распылительный вариант

б) вибрационный вариант Ш-Зй. "

Т. - зона экстракции; 2 - зон реэкстракдии; 3 - вибрирующие та лки; 4 - колпачковый гадрозатаор; & - отстойники; б - сопл вые диспергаторы.

«Л

А •г

4 ¿г

ТГ

I 1 !

^ <0 Рис.2. Цилиндрические портргктори

а) распылительный вариант (ИЩ-4);

б) шбращонныЗ вариант (БПЦ-4)

I - зона экстракции; 2 - зона реэкстракции; 3 - вибрирущно тарелки; 4 - неподиташэ тарелки; б - отстойкиз зоны; 6 -соплошс диспоргаторы

- У -

Таблица I

Основные геометрические харак?еристики партракторов с гидравлическим секционированием

{Вибраци ¡онный

Геометрическая характеристика

Распылительные пертракторы

- | РП-1 • 1 1 } РП-2 I ! I РП-З I ! •нертрак-[тор | ВП-3

Высоти аппарата (общая) > ш 700 2000 2400 2400

Высота рабочей часта 1р , ш 350 1500 1500 1650

Площадь сечения зоны экстракшш,ми 50x25 150x75 75x35 75x35

Площадь сечения зоны реэкстракции, 50x25 75x35

од 150x75 75x35

Число гидравлических затворов 6 15 14 14

Расстояние между гидрозатаорами ,мм 50 100 10л 100

Характеристики гидрозатвора:

длина, мм 40 130 60 60

• высота, мм 30 40 40 40

ширина, ш , 10 12 12 12

Характеристики сопловых днспергато-

ров:

в зоне экстракции: число сопел 7 40 30 30

диаметр сопел, <1 У л 1,0

ми 0,8 1.0 1.0

в зоне реэкстракции: число сопел 5 40 30 30

, диамэтр сопел 0,8

¿н » 124 1,0 1,0 1.0

Вибрирующие перфорированные пластины .

число пластан - - - 8

длина х ширина, ии ■ - - 70 х 20

толщина, мм - - - 1.0

число отверстий - - 28

диаметр отверстия (¿<гы , мм - - - 3,0

доля киеого сечения, «¿г - - - 0,135

Таблица 2

Основные геометрические характеристики цилиндрического распылительного и вибрационного пертракторсв

Геометрическая характеристика j Пертракторк

! 1 РПЦ-4 | ВПЦ-4

Высота аппарата (общая) L , Ю! 1550 1550

Рабочая высота зоны экстракции Lp , мм 1000 1000

Внутренний диаиэтр зоны экстракции, мм 50 50

Ширина кольцевого сечения зоны реэкстрак- 25 25

цки, т

Рабочая высота зоны реэнстракции, ш 1000 1000

Днспергатор зоны экстракции:

число сопел 30

диаметр сопел du , ш 1,0 -

Кольцевой диспергатор зоны реэкстракцииj

число сопел 80 80

диаметр сопел du , им 0,6 0,6

Диековыэ перфорированные тарелки

число тарелок - 6

диаметр тарелки, ш - 46

число отверстий - ■ 41

диаыетр отверстия dort , ш - 3,0

доля живого сечения, dr - 0,179

расстояние мезду тарелкам«, ш - 200 с

Кольцевые неподвижные гэрформрованные тарелки

число тарелок - 18

расстояние между тарелкою, 121 - 50

наружний и внутренний диаыето • 96,66

кольца, т -

число отверстий - 137

днанетр отверстия (¿он , ым - 2,0

доля живого сечения, с1т 0,113

Выявлено, что константы к. к К зависят не только от физических свойств рабочих систем, но н от конструктивных особенностей эонл экстракции, в определенной мере определяющих в ней гидродинамическую обстановку, При этом в зависимости от типа пертрактора и физических свойств рабочей систему А - 0,82+1,0 и Л = 0,558 - 2,25.

На рис.З построена по опытным данный зависимость с,^), показываем изменение УС в двух гидродинамических режимах: дисперсной (яри Ф 0,25 - 0,35) и плотной (при ф > 0,25 - 0,35) упаковках капель. Границей этих двух режимов являатся захлебывание , определяющее предельную иедкостну» нагрузку экстракциошшх колонн.

Для теоретического "расчета точки захлебывания предложена физическая модель этого явления. При этом рассматривается достаточно плотная упаковка капель, при которой режим течения сплошной фазы принимается турбулентным. Вследствие этого в сплошюй фазе появляйся пульгацяи скорости и давления, что приводит к появлению коеой силы, действующей на капли и заставлякцих и:: соударяться (ксалесцирсвать).

«ременной масштаб этих турбулентных пульсаций дол-кон быть рэвоя (больие) врекгни, необходимого для прохождения ¡сапляш характерного расстояния мезду шнл1, что повышает вероятность соударения (коалесценции) капель и появления захлебыгания.

3 атом случае уравнение пульгацпошюго движения капли нота представить на::

, (3)

где т - масса капли; - сила гидравлического сопротивления на каплю со стороны сплошной фазы, рг бн&я Д (¿¿с)1 < ;

£ - коэффициент гидравлического сопротивления; -коэффициент, учитывающий, что относительная скорость дисперсной и сплошной фаз в пульсационноы реташс } > - средний раз-~ Р ^— - дополнительная пульсационная сила,

где р1 - пульсация давления.

Из уравнения (3) получено, что для смещения силами Р и капли на путь, равный , где Ь - иадвтаб турбулентности,

необходимо время . При сравнении времени 'Ьо

с продолжительность» турбулентных пульсаций Т (исходя из наиболее энергоемких пульсаций с максимальной амплитудой) получено, что

Г.-ЭД™, (4)

г шш ■

Чтобы пульсации приводили к коалесцонции (столкновению) капель необходимо иметь Г > -Ьо , из чего следует условие

(5)

В случав монодисперсаой эмульсии (или с незначительной полидисперсностью) условие коалесценции (захлебывания) принимает вид

(6)

В случае турбулентного движения сплошной фазы оправдано £ » 0,44. Поэтому для точек захлебывания (рис.3) определили значения коэффициентов оС , учитывающих перемещение капель турбулентными пульсациями, опытные значения которых обойдены уравнением

(7) с

4. Исследование фракционного состава и закономерностей диспергирования в колонных пер тракторах

Исследование фракционного состава дисперсной фазы в экстракционных зонах пертранторов проводили в'аппаратах РП-3, РПЦ-4 и БП-3, варьируя расходы сплошной ( Ис =0-96 л/час) и дисперсной ( = 21 ~ 86 д/час) фаз: в аппарате ЗП-4 изменяли частоту вибрации ( К - 5 - 10 сек ) при постоянной амплитуде вмб-ре.ции (3=6 ш). Распределение капель по размерам определяли методом фотографирования, средний размер капель сЦг рассчитывала из опытных выборок.

линия г , -Иг гамоШания.

Ож

II II II

I I

Ил Обознач, Портрактор Система

-040

0*>хл. Зля1 16/7-3

^//(оиатегух Дух +50Ьп1

о,05-

дг (¡¡г ЦЗ ¿¡4 0,5 Рис.,3. Определение

д РП-3 в-к

О ап-з в-к

А РП-3 В-К+20ВМ

Ф ш-з В-К+20ВМ

А РП-3 В-К+50ВЦ

в ш-з В-К+50ВМ

АР 0} go.su

4А 2,0 & з/е ¿1н*

о,\ да !,г Ш^нч *,о г,а &

Рис.4. Аппроксимация опытных дисперсий различными законами

распределения: а) нормальный; б) нормалано-логарифш-ческкм; в) законом "верхнего предела" ( ^ ':

колонна РП-о, система В - К.

о - опыт; х - расчет; Я ~ накопленная частость.

Показано, что существует определенное противоречеяие в алрок-симации опытных распределений законами распределения; приведена сводка законов распределения (нормальное, нормально-логарифмическое, "верхнего предела", гамма-распределение и др.), применяемые для описания фракционного состава эмульсий.

Базируясь, прежде всего, на удобстве практического использования закона распределения, нами для списания опытней дисперсии были выбраны законы нормального и нормально-лсгарифгаческого распределения, закон "верхнего предела".

При анализе опытных диффзренциальных кривьгх распределения капель в распылительных и вибрационном пертракторах выявлено следующее :

- фракционный состав эмульсии (а также вид дифференциальных кривых распределения) зависит от расходов сплошной и дисперсной фаз;

- доля крупных капель увеличивается с ростом расхода'дисперсной фазы и задержки; доля мелких калель увеличивается с ростом расхода сплошной фазы;

- фракционный состав эмульсий зависит от интенсивности диспергирования: с ростом интенсивности вибрации кривые распределения смещаются в область меньших диаметров капель;

- увеличение вязкости сплошной фазы приводит к смещении дифференциальных кривых распределения в область больших диаметров капель, изменяя также соотношение между малыш и большш каплями;

- вид дифференциальных кривых распределения зависит от расхода сплошной фазы, видимо, из-за изменения гидродинамической обстановки в колонных аппаратах, отражающей в частности, геометрию экстракционной зоны пертракгора.

Была проведена проверка адекватности опытных дисперсий нормальному, нормально-ло гарифыиче с кому законам и закону "верхнего преде. :а" с помощью вероятностных координат и критерия согласия Пирсона. Следует отметить, что в основной значения X для нор-м&лько-логарифмичес.кого распределения былл неныле значений Хг длл нормального распределения, чте свидетельствовало о Лото точной алпроксимации опытных дисперсий нормально-логарифмическим законом. В случае закона "верхнего предела" спэтные точ:<и располагались около прямых при значительных по величине значениях па-

раметра 5 > 10 'при выбранных максимальных диаметрах капель

<£ шал ) •

Сравнение опытных и рассчитанных дифференциальных кривых распределения показано ка рис.4. Из сравнения следует; при выявленных параметрах распределения нормально-логарифмический закон достаточно хорошо описывает.не толыю средний объемно-геометрический размер капель (¿уг , ис и форму распределения числа капель по их диаметрам, что важно при расчете ыассообменных характеристик экстракционных колонн.

В связи с вышеизложенным дальнейшее обобщение опытных данных по среднэцу размеру капель проводили, базируясь на нормально-логарифмический закон. При этом для расчета среднего объеьио-поверхностного диаметра с1п в экстракционной зоне распылительных пертргктов предложено уравнение

Ом

отражающее соотношение сил, действующих на каплв при ее образовании на кромке сопла, режим исечени« дисперстной фазы кз соа-ла ( = ) , стесненность потока капель {I - 0) и со-

отношение вязкости фаз { //<> ).

Для аибропертрактора подучено модифицированное уравнение Колмогорова - Обухова

учитывающее расход энергии на дробление капель, т.е.

с --Ь1-Л- * с

Ф . где , о - соот-

ветственно удельная энергия ( N ), отнесенная I; обьгцу дисперсной фазы ( ) и к объему рабочей зоны аксгракции (У ),

5. Массообмен и распылительных и вибрационных пертракторвд

Во всех опытах исходный раствор представляла годная фаза, а экстрактов (в экстракционной золе) переводился из водной фазы в органическув. В реэкстракдаонной зоне экстракт обрабатывался раствором Ь'аОИ ; при этом экстрактов вновь переходил в воднув фазу, а регенерированный эхетрагент возвращался на экстракта.

Массообыенную эффективность экстракционной зоны оценивали достигаемой в опытах высотой, эквивалентной теоро;ической ступени (ВЭТС); число достигаемых при массообмене равновесных ступеней определяли в диаграмме у— X графическим методом, базируясь на балансовую) рабочую ликио.

Согласно экспериментальным данным наблюдалась весьма низкал ыассообменная эффективность распылительных лергракторов в региме дисперсной упаковки капель (ф < 0,20): ВЭТС > 1,5 и. Заметим., что аппарат РЛЦ-4 показал болылуо каессобменну» эффективность (меньшие В5ТС), чеа аппарат РП-З с перетоком экстракта через код-пачковые гидрозатворы. Во всех случаях с ростом удельного расхода сплошной фазы уменьшались ВЭТС.

Колонны, снабженные вибрирующими тарелкам», характеризуются значительным уменьшением ВЭТС по сравнению с аппаратам без вибрации. Это сопряжено как с более энергичным: диспергированием, так и с улучшением структуры потока. Отмечено падение ЮТС с ростом интенсивности вибрации I- п. & и при увеличении соотношения Ус : Ур, причем последнее приводит к увеличении степени извлечения. Выявлено, что предпочтительнее увеличивать частоту вибрации П , а не ее амплитуду для интенсификации массообмена. Об этой же свидетельствуют опытные профили концентраций экстракти-ва по высоте колонн РП-З и ВП-3.

Исходя из большей ыассообиенной эффективности вибрационных партракторов, опытные данные по КПД ступенч экстрактора были обобщены для аппаратов ВП-3 и ВПЦ-4. Соответственно возвратно-поступательному движении перфорированных тарелок при обобщении опытных КЦД ( <! ) использовали ряд безразнорных комплексов, отражающих характер движения тарелок, физико-химические свойства жидкостных систем и условия взаимодействия потоков-. В том числе модифицированный критерий Рейнольдса ¿"'Р*— • критерий Фруда

Ре- —у.— , характеризую^¡1 влияние вибрационного ускорения на диспергирование; комплекс , характеризующий влияние

интенсивности вибраций и физических свойств жвдвдстей на диспергирование; ^ воЛ/А ерг - отношение диффузионных критериев Прандтля для водной и органической фаз, а тюке соотношение фазовых потоков .

При обобщении опьинда данных получены эмпирические уравнения для расчета КГЩ о-уаени зоны экстр;кит для алпарата ВП-3

для аппарата ВПЦ-4

3 проьедениых исследованиях входязцио в уравнения (1и) и (II) комплексы изменялись в пределах? .

модифицированный критерий Рейнольдса для аппарата. Ш-3 от 1100 до 2000 и для аппарата ВЯЦ-4 - от 380 до 750; вибрационный .критерий Зруда - для аппаратов ВП-3 и ВПЦ-4 -Ц + 7) Ю-2;

комплекс, характеризуйся влияние интенсивности вибрации и физических саоЯств жидкостей, для аппаратов ВП-3 и ВПЦ-4 - (1,7 ♦ + 7) Ю-3;

отноЕоние критерии 11раадтля для аппаратов ВП-3 и ВЩ-4 - от С,03 до 0,37;

отног шие расходов фазовых потеков для аппарата Ш-3 от 0,8 до 2,3 и для аппарата ВПЦ-4 от 1,0 до 2,0.

Формулы (10). и (II) не претендуют на их безусловную применимость за предела».« условий проведенных опытов и типоразмеров конструкций, но они представляют интерес в качественно"«-, аспекте описываемых зависимостей КЦД от определяющих факторов процесса кассообмена.

вывода

1. Разработаны конструкции распылительных; I. вибрационных пертрак-торов с сопряжением процессов экстракции и реэкетракции и экспериментально подтверждена их высокая эффзктивность.

2. Исследован фракционный состав эмульсий в экстракционных зонах пертракторов, выявлена зависимость распрзделения капель эмульсий по размеру от расходов фаз, концентрации дисперсной фазы, интенсивности вибрации. Проверена адекватность опытных дисперсий нормальному, нормально-логарифмическому и "верхнего предела" законам распределения.

3. Доказана правомерность использования ьорглльно-логарифшческо-

го закона, базируясь на котсрь-'й обобщены опытные данные по средним объемно-поЕврхностным диаметрам капель для распылительных и вибрационная пертракторов.

На основе опытных данных получены формулы для определения средних объеыно-поперхнсстньк диаметров капель в распылительных и ей ¿районных аппаратах.

5. Исследованы зависимости удерет)вагаюй способности от расходов фаз к интенсивности порехезмвания пр! режиме разреженной упаковки капель в экстракционных зонах аппаратов. Обобщением опытных данных ка основе модифицированного уравнения Торнтона определена функция стесненности потока капель.

3. Разработана фчзичэсгая модель пахлобнвалля распилителытх экстракционных коло:й1 я получена фор:^ула для определения задержки при захлебимн:::!. На осного опиши* данных рассчитаны Пите."::.", кооффигпеита. сК , учитиггпг.его перемещение каполь турбуляинх"!! пульезикт, и получена эютрп'еская папмсл-мсе'гь для его расчета.

/. Определена !-лссгуОСч:'."Чпал »]**ектнп.чость {петигчтелыпк и вибрл-гяентг,: пзртрдкторэ'з. ¡Ъ'/лепна перспглтмгпость 2:1бр.ип:с1ш:7{ пгртраптороз ч по.~у:енп урлгненмя для расчета

КПД сгуле,"!! ;!:-с,тг-г:'лг-С"!1с,1 зс:::»

По то'-э дт'ссэргп!":': спуй™п'.0'-.-;;л. отчт'.-,.: Пеб\,-< В.Л., Грогзз И.*., Чг.ioers.it П.Л., Етр-лл У).

э.'^г'нт:-', гч л,"1.-;го~:,:с .V,\ .тугости;''?,! ;>;;с~'~ -;. 'Чтйр-^^ ^сг-ссяпнсго со"Хогп- ' ~е;:с:'оэ •!сяотгогг:::-.з г.е.т;-:!::» и плзстоп':: г.-зц п'/лпг':: !» г-чзо-гп г'зсторсгдс.тл." Г.яг.'И-ПсюрекоЛ л«фтагяз< ::осчс*. проггпкн •) г:-;.'рс■ тгг-'гзрл,--/гэго аУхта, 1С 90; с.22-23.

»/Л-> •'Тг^гЛ'С <7 ^