Лабораторный практикум по курсу "Процессы и аппараты". Часть 2. Массообменные процессы. Николаев Г.И - 54 стр.

                                ЭКСТРАГИРОВАНИЕ

                                      Общие положения
       Экстрагирование, процесс разделения смеси жидких или твёрдых веществ с помощью
избирательных (селективных) растворителей (экстрагентов).
       Процесс экстрагирования включает 3 последовательные стадии: смешение исходной
смеси веществ с экстрагентом; механического разделение (расслаивание) двух образую-
щихся фаз; удаление экстрагента из обеих фаз и его регенерацию с целью повторного
использования. После механического разделения получают раствор извлекаемого вещества в
экстрагснтс (экстракт) и остаток исходного раствора (рафинат) или твёрдого вещества.
       Достоинствами экстрагирования являются низкие рабочие температуры,
рентабельность извлечения веществ из разбавленных растворов, возможность разделения
смесей, состоящих из близкокипящих компонентов, и азеотропных смесей, возможность
сочетания с др. технологическими процессами (ректификацией, кристаллизацией), простота
аппаратуры и доступность её автоматизации. Недостатком экстрагирования в ряде случаев
является трудность полного удаления экстрагента из экстрагируемых веществ.
       Экстрагирование подчиняется законам диффузии и равновесного распределения.
       В результате однократной экстракции возможна сравнительно небольшая степень из-
влечения вещества В из исходного раствора, поэтому прибегают к многократному
повторению актов смешения и последующего расслаивания взаимодействующих фаз при их
встречном движении (рис.13 1, б). Если в исходном растворе концентрация вещества В
уменьшается от x1 до x2, то его концентрация в фазе экстракта возрастает от 0 до y1. Из
уравнения материального баланса экстрагирования
                         Dy1.= W(x1 –х2)=М ,                          (13.1)
       где D и W — соответственно расходы чистого экстрагента и чистого растворителя,
кг/г.
       Отсюда
                             D=W(x1 –х2)/y1                     (13.1 а)
       Уравнение (13.1) описывает прямую (рис. 13.1а), проходящую через точки с коорди-
натами (x2, 0) и (x1, y1). В приведенных выражениях x1 и y1 — концентрации относительно
чистого растворителя А и чистого экстрагента С. Очевидно, что при прочих равных условиях
расход экстрагента растёт по мере уменьшения концентрации (x2) вещества В в рафинате и
уменьшения его концентрации (y1) в экстракте.
       Кинетика эктрагирования описывается общим уравнением массообмена:
                               М = K∆cFτ,                      (13.2)
       где М — кол-во экстрагированного вещества; К — коэффициент массопередачи; ∆с -
ср. разность концентраций экстрагируемого вещества в обеих фазах; F — величина
межфазной поверхности; τ—время.




                        Рис.13.1. Кинетика процесса экстракции
        а-диаграмма равновесия для взаимно нерастворимых систем; б- схема однократной
   экстракции при встречном движении потоков; в- треугольная диаграмма для частично
                                  растворимых систем.
      Значительное распространение получили экстракторы ситчатые и с механическим
перемешиванием. В ситчатых (рис.13.2,а) ступени разграничены перфорированными