Достоинства непрерывных экстракторов

ЭКСТРАКЦИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

11.1 ЗНАЧЕНИЕ ЭКСТРАКЦИИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВ БАВ.

Процессы (и явления) экстракции в технологии БАВ используют в трёх основных аспектах.

1. Выделение полученных полупродуктов и субстанций из разбавленных растворов:

- липофильных малополярных органических протонных и апротонных продуктов из водных (водно-спиртовых) сред в неполярные и малополярные органические;

- высокополярных ионных соединений (например, соли карбоновых или минеральных кислот, кислоты, алкоголяты, феноляты, щёлочи, аммониевые соли) из неполярных органических сред в водные.

2. Очистка полученных продуктов от следов технологических примесей – например, “отмывки” органических жидких субстратов от кислотных и основных гомогенных катализаторов или реагентов (денитрация нитропродуктов; нейтрализация алкилгалогенидов, простых и сложных эфиров, получаемых с кислотным катализом; разложение кислот Льюиса в процессах алкилирования и ацилирования – и т.д.).

3. Прямое сочетание экстракции как явления массообмена с химическим превращением при проведении гетерогенных процессов в системах Ж:Ж (С-, N-, и О-алкилирование по Вильямсону; межфазный катализ – и т.д.).

 

8.2. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ЭКСТРАКЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ И ВИДЫ ПРОЦЕССОВ

ЭКСТРАКЦИИ В ТЕХНОЛОГИИ БАВ

8.3.1. АППАРАТЫ С МЕШАЛКАМИ.

В силу изложенных выше особенностей технологии ТОС в целом (доминирование периодических процессов; изменчивая номенклатура продукции) данный тип аппаратов, благодаря своему универсализму является самым распространённым во всех отраслях ТОС, в т.ч. – и в химических производствах БАВ. На аппараты-котлы приходится не менее 90 % всего парка экстракционного оборудования. Аппаратуру этого типа используют в процессах периодической и непрерывной смесительно-отстойной экстракции.

 

 

Рисунок 11.1. – Аппаратурная схема установки периодической смесительно-отстойной экстракции.

Сб-1 Сборник экстрактива.

Сб-2 Сборник экстрагента

М-3 Мерник экстрагента

Э-4 Экстрактор

ДВ-5 Делительная воронка (сепаратор-отстойник)

Сб-6 Сборник экстракта

Сб-7 Сборник рафината

Следует отметить, что в качестве экстракторов предпочтительнее использовать аппараты с тихоходными или среднескоростными – якорными, рамными, грабельными, листовыми, шнековыми -мешалками. Эти мешалки обеспечивают достаточно высокую интенсивность массопередачи. Но при этом, благодаря сравнительно невысоким градиентам скоростей течения среды, в этих аппаратах не происходит заэмульгирования (образования стойких трудноразрушаемых эмульсий) массы. Заэмульгирование приводит к резкому росту потерь продукта в эмульсионных слоях, либо вынуждает затягивать процедуры отстаивания для разрушения эмульсий.

В установках одноступенчатой (однократной) периодической экстракции в качестве делительной воронки обычно используют сам экстрактор, что экономит оборудование.

_______ ____

экстрактив →| || || | |→ экстракт

| || ||→ | |

экстрагент →|___||__ || |___|→ рафинат

 

Рисунок 11.2 – Операционная схема процесса одноступенчатой прямоточной экстракции

 

В однократной экстракцииреализуется прямоток фаз.Поэтому высокой эффективной экстракции можно достичь только в случае очень высокой экстрагируемости субстрата, что бывает в процессах экстракции с реакцией - и довольно редко. Поэтому в технологии БАВ значительно более распространены процессы многоступечатой (многократной) экстракции. Обычно используют двух- трёхкратную экстракцию последовательно порциями чистого (свежего) экстрагента. Т.о., реализуется операционная схема перекрёстного тока.

Многоступенчатая перекрёстноточная экстракция может быть периодической и непрерывной. Примером является процесс получения пантолактона в производстве витамина В₃.

_______

_|---------------------------------_|-→ |экстракт|

__________ ____ __↑_ ____ __↑_

|экстрактив |→|| || | | || || | |

|| ||→ | |→ →|| ||→ | | _______

||__ || |____| ||___|| |____|→ |рафинат_|

↑______________________ ↑

__|________ ____|_______

|экстрагент | |экстрагент |

 

 

Рисунок 11.2 – Операционная схема процесса многоступенчатой

Перекрёстноточной экстракции

Общей чертой всех процессов смесительно-отстойной экстракции является дискретный ступен-чатый контакт фаз.

 

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОЦЕССОВ С НЕПРЕРЫВНЫМ КОНТАКТОМ ФАЗ.

РОТОРНО-ДИСКОВЫЕ ЭКСТРАКТОРЫ

Роторно-дисковые экстракторы

представляют собой своеобразный

промежуточный по принципу действия

тип аппаратуры.

Это аппараты непрерывного действия.

При этом внутри каждой зоны смешения

существует непрырывный контакт фаз; а

между зонами контакт ступенчатый.

 

Рисунок 11.4 - Роторно-дисковый экстрактор

 

В целом режим работы РДЭ весьма сложен; работа таких аппаратов описывается моделью идеального смешения с обратным перемешиванием и проскоком.

 

ПУЛЬСАЦИОННЫЕ ЭКСТРАКТОРЫ

Пульсационные экстракторы

представляют собой по принципу действия

классический тип аппаратуры с непрерывным

контактом фаз.

Интенсивное диспергирование потоков и

массопередача обеспечиваются вследствие

наложения на движущиеся потоки

гармонических колебаний (пульсаций)

с амплитудой (1…10) см и частотой (1…50) Гц.

 

Рисунок 11.4 – Пульсационный экстрактор.

 

ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ ЭКСТРАКТОРЫ.

 

 

Рисунок 11.5 – Центробежный экстрактор.

 

Центробежные экстракторы по устройству схожи с центробежными сепараторами (впрочем, они одновременно и являются сепараторами). Тяжелая фаза подается к оси вала, а лёгкая – к периферии тарельчатого пакета. Центробежные силы вынуждают потоки двигаться навстречу друг другу. При этом происходит диспергирование фаз, экстракция и разделение фаз.

 

Достоинства непрерывных экстракторов

1. В непрерывных экстракторах реализуется схема противотока; при этом режим течения фаз приближается к идеальному вытеснению.

2. Высокая интенсивность массопередачи и малое время контакта.

3. Эффективное разделение фаз.

4. Компактность, экономичность оборудования, возможность полной автоматизации процессов.

5. Соответствие GMP.