Смоченной поверхностью

Фирмой «Bell Engineering», США изготовляются горизонтальные смесители-отстойники. Принцип их работы тот же, что и рассмотренной выше установки. Для перекачки растворов и перемешивания использованы турбинные мешалки. Поэтому смесители-отстойники горизонтальны, и каскадное расположение не требуется. Основной недостаток небольших установок, изготов-'ленных из оргстекла состоит в том, что материал быстро покрывается мелкими трещинами и поглощает окрашенные вещества. Со временем становится трудно наблюдать уровень раздела фаз и полосу дисперсии в смесителе. Однако, установку из оргстекла изготовить настолько легко, что ее легко заменить новой.

Смесители-отстойники являются наименьшими по размерам и производительности непрерывными противоточными аппаратами. Можно приобрести или изготовить контактные аппараты других типов, но для их работы требуются большие объемы растворов. Так, доступная для приобретения колонна Карра, подробно рассмотренная в гл. II, имеет диаметр 25,4 мм. Размеры пульсаци-онной колонны с ситчатыми пластинами примерно те же, ее легко изготовить в лабораторных условиях. Однако переход от колонн малых размеров к более крупному оборудованию довольно затруднителен [6]. Главная трудность состоит в том, что стеночные эффекты в колоннах малого диаметра значительно влияют на физические и химические характеристики экстракционных систем. Минимальный диаметр колонн, в которых стеночные эффекты снижаются до приемлемого уровня, составляет, по-видимому, около 50 мм.

Известно довольно много конструкций контактных аппаратов. Смесители—отстойники наиболее просты в изготовлении и в работе, компактны и экономичны. Поэтому в большинстве случаев для исследования экстракционных процессов в непрерывном режиме используются только эти контактные аппараты. Однако такая, конечно, не самая лучшая ситуация может привести к отказу от процессов, которые могут быть осуществлены в оборудовании иного типа.

Опыт разработки и внедрения в промышленность экстракцион-шх процессов показал, что данные, полученные на пилотной 'становке и даже в ходе лабораторных исследований, вполне [адежны и могут быть использованы для перехода к производ-твенным условиям. Это в особенности справедливо для процессов которых используются смесители—отстойники. Однако, пере-од к промышленным условиям надежен лишь в той мере, в какой адежны исходные данные, и время, затраченное на получение равильных и надежных данных, всегда приносит выгоду.

На ранних стадиях развития и использования процессов экстракции в гид->ометаллургии имелся весьма ограниченный выбор оборудования. Применялись 1 основном смесители—отстойники и колонные аппараты. В результате возрос-пего промышленного использования процессов экстракции в последующие годы 1ссортимент экстракционного оборудования намного увеличился. Появились котонные аппараты с перемешиванием, центробежные экстракторы, смесители— >тстойннки новейшей конструкции. Для правильного выбора оборудования необходимо ясное понимание физических и химических аспектов тех конкретных про-1ессов, для которых оно предназначается. Необходимо также учитывать вопросы жономики с таким расчетом, чтобы аппарат принятого типа в наибольшей степени юответствовал требуемой производительности, свойствам водного раствора и эк-гграгента, кинетическим и равновесным характеристикам процесса, условиям пкпергирования н коалесценции, обеспечивал необходимое число ступеней, коррозионную стойкость, приемлемые потери экстрагента, размещался на имею-цейся производственной площади. К сожалению, при всем разнообразии име-ощегося оборудования, пока еще очень мало изучены вопросы моделирования : целью переноса результатов исследований в промышленные условия без про-зедення полупромышленных испытаний.

Проектирование процесса и установки может оказаться сложной задачей. После решения вопросов, связанных с разработкой процесса, возникает проблема выбора и конструирования оборудования. Отдельные аспекты ее были рассмотрены в [91 ], начиная от выбора конструкционного материала до выбора типов смеси-геля и отстойника. Во многих случаях рекомендуется и желательно конструировать специальные смесители — отстойники для каждой конкретной области применения данных аппаратов. Некоторые из конструкций смесителей—отстойников будут рассмотрены в данной главе.

Смесители — отстойники

За последние 20 лет предложено большое число разнообразных конструкций смесителей — отстойников. Разработка их велась с целью уменьшения величины потребной производственной площади при сохранении высокой производительности и эффективности. Смесители-отстойники относительно легко эксплуатировать, они имеют довольно простую конструкцию, надежны и гибки в работе, в них отсутствует обратное перемешивание и эффективность ступени обычно всегда выше 90 %. При достаточных длительности и мощности перемешивания, а также времени отстаивания, может быть достигнута фактически 100 %-ная эффективность ступени. Основными недостатками смесителей-отстойников являются большая производственная площадь, которую они занимают, большое число трубопроводов технологической обвязки и высокая единовременная загрузка экстрагента, необходимая для их работы.

Смешение фаз происходит обычно в камерах с мешалками, насосах—смесителях или других устройствах. Отстойники могут быть простыми камерами в 2—3 раза больших размеров, чем смесители, или же иметь более сложную конструкцию, например, содержать насадку, перегородки и другие устройства, способствующие коалесценции. Для быстрого отстаивания предлагали использовать гидроциклон, в котором объединялись функции разделения фаз и массопередачи [11].

Первые смесители—отстойники имели отдельные камеры для смешивания фаз и их отстаивания, смесь фаз из одной камеры в другую переливалась самотеком. После отстаивания фазы перекачивались на следующую стадию смешения по принципу противотока. Схема смесителя-отстойника показана на рис. 12. Показатели работы таких смесителей—отстойников мало зависят от изменения производительности и соотношения объемов фаз, обеспечивая гибкость их эксплуатации.

В работах [72, 73] рассмотрены конструкции смесителей-отстойников, в которых перемешивание ведут с использованием насоса-пульсатора [72], или с подачей воздушного импульса [73]. По данным авторов экстрактор с насосами-пульсаторами обладает высокими рабочими характеристиками, обеспечивает хорошие условия для отстаивания и не требует большой единовременной загрузки экстрагента. Созданы образцы этого аппарата производительностью до 16 м3/ч. Поскольку смесители-отстойники с пульсационным перемешиванием не имеют движущихся

Недостатком указанных «сухих» аппаратов-золоуловителей является вторичный унос золы — захват и унос газом уже отброшенных к периферии наиболее мелких частиц золы. Для уменьшения вторичного уноса используют золоуловители со смоченной поверхностью.

Силу Р можно также найти, вычисляя вес тела давления, построенного вдоль оси вращения между смоченной поверхностью крышки сосуда и пьезометрической поверхностью (объем Vz тела давления заштрихован на рис. IV-11,6); используя формулу (IV-17), получим

Силу Я можно также найти, вычисляя вес тела давления, построенного вдоль оси вращения между смоченной поверхностью крышки сосуда и пьезометрической поверхностью (объем Vz тела давления заштрихован на рис. IV — 11, б). Используя формулу (IV — 17), получаем

Недостатком указанных «сухих» аппа--ратов — золоуловителей является вторичный унос золы — захват и унос потоком! уже отброшенных к периферии наиболее-мелких частиц золы. Для уменьшения вторичного уноса используют золоуловители со смоченной поверхностью.

3. Методика определения потока газа по измерению оторвавшегося пузырька под смоченной поверхностью стеклянной пластинки.

При прохождении воздуха через смоченный слой происходит «вскипание» раствора. Пары азотной кислоты поглощаются смоченной поверхностью волокон и брызгами и нейтрализуются с образованием азотнокислого натрия. Кроме того, происходит конденсация паров кислоты в объеме с образованием тумана раствора. Частицы образовавшегося тумана и брызги, вылетающие из реакционного слоя, частично улавливаются в наклонном брызгоуловителе, а наиболее мелкие частицы задерживаются фильтром верхней секции. Обе секции работают в режиме самоочищения, т. е. уловленная жидкость самотеком удаляется из слоев. Пропускная способность скруббера 5000 м3/ч.

Для выполнения первого требования смазывающая жидкость должна смачивать твердые тела, т. е. силы сцепления между частицами поверхности твердого тела и частицами прилегающего слоя жидкости должны быть больше сил сцепления между частицами смазывающей жидкости. При наличии этого свойства на поверхности твердого тела образуется жидкостная пленка, которая крепко на ней удерживается, т. е. при движении твердого тела пленка движется вместе со смоченной поверхностью. Отсюда при относительном движении смоченных твердых поверхностей возникает скольжение слоев вязкой жидкости относительно друг друга и нет скольжения жидкости относительно твердого тела.

На дорогах с твёрдым покрытием, но со смоченной поверхностью, наблюдается обратное явление: чем больше удельное давление, тем скорее происходит выдавливание водяной плёнки с площадки контакта, и коэфициент сцепления повышается.

размер частиц начинает уменьшаться, хотя четкая по дисперсности граница кромочного следа наблюдается только со стороны спинки лопатки. Измерения показали также наличие промежуточного пика крупных капель в ядре потока на расстоянии 2 — 0,2-^0,35 от кромочного следа со стороны спинки лопатки. Второй пик наблюдается при 2 — 0,65, т. е. на линиях тока вблизи вогнутой поверхности лопатки. Возникновение крупнодисперсной влаги в ядре потока можно объяснить отрывом пленок с поверхностей лопатки и дроблением (рикошетированием) капелек влаги при соприкосновении со смоченной поверхностью лопатки. В опытах обнаружен также рост среднего размера капель за решеткой при увеличении начальной влажности потока. Следует при этом отметить, что модальный размер капель перед решеткой оставался практически постоянным (с?ы~55-^ -ч-65 мкм).