Головна
     

Процеси та апарати промислових технологій

Найбільш поширеним промисловим методом є протиструмна взаємодія фаз.

9.3. Розрахунок екстракційних процесів

Розрахунок екстракційних процесів заснований на спільному вирішенні рівнянь фазової рівноваги і матеріального балансу. Вважають, що екстракційні процеси протікають ізотермічно — теплові ефекти переходу компонента з однієї фази в іншу (за від­сутності хімічної реакції) звичайно невеликі. Для розрахунків процесу поділу бинарних рідких сумішей і розподіли компонента між двома фазами, що не змішуються, широко використовують графічні методи.

Одноступенева (одноразова) екстракція

Одноразова екстракція може бути проведена періодичним або безупинним способом. Схема одноразової періодичної екстракції показана на рис. 9.7,а. У апарат завантажується вихідний розчин F, що містить речовину, яка розподіляється, концентрацією xF, і до нього додається порція розчинника G з концентрацією yG. Обидві рідини перемішують до встановлення рівноваги. По за­кінченні перемішування рідини розшаровуються в тому самому апараті. Після відстоювання зливають спочатку нижній прошарок рафінату R концентрацією xR, а потім — верхній прошарок екст­ракту E концентрацією yE.

Для розшаровування фаз часто використовують особливі від­стійники (рис. 9.7,б). У цих випадках процес одноразової екстра­кції проводять безупинним засобом, тому що при безупинному запровадженні вихідного розчину F і свіжого розчинника G, із відстійника також безупинно виводять отриманий екстракт E і рафінат R. Кількість F, G, E, R відносять до одиниці часу.

Рис. 9.7. Схема однократної екстракції, проведеної періодичним (а) або безупинним (б) способом

 

Одноступеневі екстрактори можуть працювати безупинно, якщо сполучити змішувальну камеру з відстойною камерою бе­зупинної дії (рис. 9.8), причому обидві камери можуть бути або відособлені й з'єднані трубопроводом (рис. 9.8,а), або більш ком­пактно розташовані в одному корпусі (рис. 9.8,б).

Рис. 9.8. Односхідчасті сумішно-відстійні екстрактори: а — апарат з відособленими змішувальною і відстійною камерами: 1 — змішувальна камера; 2 — відстійна камера;

3 — вихідна суміш; 4 — екстрагент; 5 — екстракт;

6 — рафінат; 7 — відцентровий насос;

8 — турбінна мішалка; б — кстрактор з камерами, сполученими в одному корпусі

 

Процес одноразової екстракції може бути поданий на трику­тній діаграмі (рис. 9.9,а). При змішуванні вихідного розчину F із розчинником G утвориться потрійна суміш, що характеризуєть­ся точкою N, положення якої на прямій змішування FG зале­жить від співвідношення кількостей розчинника G і вихідного розчину F. Після розшаровування утворяться дві рівноважні фа­зи — екстракт і рафінат, склади яких характеризуються точками E, R, що лежать на кінцях хорди рівноваги ER, що проходить через точку N.

Рис. 9.9. Процес однократної екстракції на трикутній (а) і прямокутній (б) діаграмах

 

Обираючи різноманітні співвідношення кількостей розчинни­ка і вихідного розчину, можна підібрати бажаний склад екстракту і рафіната відповідно до правила важеля.

(9.12)

З діаграми випливає, що із збільшенням кількості взятого роз­чинника зменшується кількість рафіната:

(9.13)

але підвищується його чистота, і може наступити такий мо­мент, коли вся порція вихідного розчину буде змішана із занадто великою порцією розчинника. Гранична кількість розчинника може бути знайдена за рівнянням:

(9.14)

Склад рафіната, що зникає, відповідає точці R'.

З іншого боку, зменшення кількості розчинника знижує вихід екстракту і підвищує концентрацію речовини, що розподіляється, в екстракті, але надмірне зменшення порції розчинника може призвести до його повного розчинення в порції вихідного розчи­ну. Така мінімальна кількість екстрагента може бути знайдена із співвідношення:

 

1  ... 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113  ... 157 Повернутися на початок книги

Якщо ви хотіли додати книгу, виправити або видалити зверніться за адресою imanbooks @ ukr.net
© 2011Карта сайту