Принципиальные схемы экстракции

В технологических процессах используются различные схемы экстракции: однократная; многократная с перекрестным током растворителя (экстрагента); многократная с противотоком растворителя; непрерывная противоточная; ступенчатая противоточная.

Однократная экстракция осуществляется как периодическим, таки непрерывным способом. В экстрактор загружается исходный раствор F, содержащий распределяемое вещество концентрацией х_F, и к нему добавляют порцию растворителя S с концентрацией распределяемого вещества у_S. Жидкости перемешивают длительное время, так что можно считать, что в массообменной системе наступает состояние равновесия. После проведения процесса экстракции жидкости расслаиваются в этом же аппарате. В результате получают рафинат R с концентрацией х_R и экстракт Е с концентрацией у_Е.

При проведении непрерывного процесса однократной экстракции смесь рафината и экстракта непрерывно отводится из смесительного устройства в отстойник, где осуществляется их разделение.

Этот процесс в случае взаимной нерастворимости фаз может быть изображен на у – х-диаграмме (рис. 12.7) прямой аb, тангенс угла наклона которой соответствует отношению массовых расходов исходного раствора F и растворителя S. Как следует из приведенной диаграммы при увеличении количества растворителя можно получить рафинат высокой степени чистоты, но предельное насыщение экстракта определяется величиной y_E_max.

Эффективность проводимого по этой схеме процесса экстракции невелика, поскольку концентрации распределяемого вещества в целевых продуктах мало отличаются от исходных.

Многократная экстракция с перекрестным током растворителя (рис. 12.8) обеспечивает более высокую эффективность проведения процесса. В ходе экстракции исходный раствор на каждой стадии обрабатывается свежим растворителем.

Из первой ступени однократной экстракции Э₁ исходного раствора F растворителем S₁ полученный после разделения рафинат R₁ с концентрацией х_R₁, вводится в контакт с новой порцией растворителя S₂ на второй ступени Э₂ и т. д. (рис. 12.8, а). Процесс обработки осуществляют до тех пор, пока не получен рафинат требуемого состава.

Общий расход растворителя равен сумме всех порций экстрагента на всех ступенях экстракции. В зависимости от количества растворителя, подаваемого на каждую стадию, может меняться угол наклона рабочих линий процесса ab и cd (рис. 12.8, б).

Недостатком данного способа является значительный расход растворителя и его невысокое насыщение на стадиях процесса экстракции.

Многократная экстракция с противотоком растворителя (рис. 12,9) состоит из нескольких стадий смесительно-отстойной экстракции (рис. 12.9, а). Свежий растворитель S вводится в процесс на последней стадии Э₃ обработки исходной смеси, а получаемый экстракт в качестве растворителя перемещается на предыдущую стадию Э₂. Таким образом на каждой ступени осуществляется однократная экстракция очищаемого рафината движущимся противотоком ему растворителем.

При взаимной нерастворимости фаз этот процесс может быть представлен на диаграмме у – х (рис. 12.9, б) в виде рабочих ли ний ab, cd и ef, соответствующих каждой ступени однократной экстракции.

Поскольку отношение количества исходного вещества и растворителя в процессе не меняется, угол наклона рабочих линий на каждой стадии постоянен.

Непрерывная противоточная экстракция осуществляется в колонных экстракторах (полых, насадочных, тарельчатых). При этом составы взаимодействующих фаз могут меняться как непрерывно, так и скачкообразно от ступени к ступени.

Рабочая линия в том и другом случае представлена отрезком, соответствующим противоточному процессу массопередачи (см. рис. 9.3, в).

<65 66 676869 70 71 >

Дата добавления: 2015-08-14; просмотров: 3148;