Равновесие в процессе экстракции.

Бинодальная кривая (равновесная, кривая распределения) отделяет гомогенную область над ней от гетерогенной под кривой. Любая точка в гетерогенной зоне характеризует неустойчивую систему, которая существует только при перемешивании. Когда перемешивание прекращается, происходит расслаивание. При расслаивании образуются

экстрактные растворы Е и рафинатные R.

Хорошо растворимый компонент концентрируется в экстрактном растворе, а плохо растворимый в рафинатном.

Бинодальная кривая изменяется с изменением температуры. Взаимная растворимость компонентов с повышением температуры увеличивается, поэтому гетерогенная область уменьшается, и при достаточно высоких температурах (критическая температура) эта область может исчезнуть. Давление на равновесие при экстракции не влияет, т.к. жидкости не сжимаемы.

Для достижения равновесия необходимы: длительное и интенсивное перемешивание, и длительное разделение фаз при постоянстве температуры в объеме и во времени. Данные по равновесию представляют на графиках или в таблицах.

Бинодальную кривую строят по концам нод (R₁,E₁); (R₂,E₂); (R₃,E₃). Если имеется бинодальная кривая, то положение нод определено.

 

Одноступенчатая экстракция.

Одноступенчатая экстракция

Для определения minрасхода растворителя проводим прямую через точки F и С и находим точку М1 на пересечении этой линии с равновесной.

Минимальный расход растворителя

где F – расход сырья.

Максимальный расход растворителя

.

Действительный расход растворителя

где  - коэффициент избытка растворителя

< < .

Проведя ноду через точку М, на ее концах находим точки Е и R, которые характеризуют составы равновесных рафинатного и экстрактного растворов.

Количество полученных растворов находим по правилу рычага:

;

.

Проводим прямую через точки Rи С и на стороне АВ находим точку R´ которая характеризует состав рафината.

Количество полученного рафината:

Аналогично находим состав экстракта, проводим прямую через С и Е и находим Е´.

При одноступенчатой экстракции хорошее качество рафината можно получить при очень большом расходе растворителя за счет увеличения энергозатрат.

Вывод: при одноступенчатой экстракции происходит грубое разделение с большими затратами. Для снижения затрат и повышения качества очищаемого продукта используют многоступенчатую экстракцию.

 

Многоступенчатая экстракция (перекрестная и противоточная).

При перекрестной экстракции сырьем каждой ступени, кроме 1-ой, является рафинатный раствор предыдущей ступени. В каждую ступень подается свежий растворитель, и экстракция производится как одноступенчатая.

Перекрестную экстракцию применяют, когда необходимо обеспечить высокое качество рафината:

- не считая затраты;

- растворитель дешевый, регенерация не требуется, т.к. извлеченные компоненты не представляют ценности и опасности для окружающей среды.

Недостатки: большой расход растворителя, большие энергозатратына его регенерацию, высокая металлоемкость.

Точка пересечения прямой с бинодальной кривой М₁ соответствует min расходу растворителя.

;

Действительный расход растворителя берется с избытком

.

Количество рафинатного раствора 1-ой ступени находим по правилу рычага: .

Все последующие ступени рассчитываются аналогично, но не требуется находить min расход растворителя, а расход растворителя принимаем.

Положение токи М₂ находим по правилу рычага:

, проводим ноду через точку М₂.

Построение продолжается до тех пор, пока очередная нода пройдет через точку R_N или несколько ниже. Число нод соответствует числу теоретических ступеней.

В реальных производственных условиях равновесие не достигается, т.к. невозможно обеспечить идеальное перемешивание и идеальное расслаивание, действительных ступеней:

---

Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 455; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!