ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Экстракция из растворов из "Типовые процессы химической технологии как объекты управления" Экстракция в системах жидкость — жидкость представляет собой диффузионный процесс, протекающий с участием двух взаимно нерастворимых или ограниченно растворимых жидких фаз, между которыми распределяется экстрагируемое вещество (или несколько веществ). Разделение жидкой смеси методом экстракции включает следующие стадии смешение исходного раствора с избирательным растворителем (экстрагентом) для создания между ними тесного контакта разделение двух полученных несмешивающихся фаз — экстракта (раствора извлеченных веществ в экстрагенте) и рафината (остаточного исходного раствора) извлечение целевых продуктов из экстракта и регенерацию экстрагента из экстракта и рафината. [c.52] Процессы жидкостной экстракции широко распространены в химической технологии. Они эффективно используются для выделения в чистом виде различных продуктов органического и нефтехимического синтеза, извлечения и разделения редких и рассеянных элементов, очистки сточных вод и т. д. [c.52] Принципиальная схема нроцесса экстракции из растворов показана па рис. 1-18. На схеме приняты обозначения G, q — расход тяжелой фазы и концентрация в ней компонента соответственно на входе в экстрактор и выходе из него L, j — то же, для легкой фазы. [c.52] Основные уравнения процесса. В соответствии с правилом фаз (1,75) при экстракции одним растворителем Ф=2 и число параметров, характеризующих состояние системы, равно числу ее компонентов, т. е. как и при абсорбции, С = A = 3. При экстракции двумя экстрагентами (фракционная экстракция) число фаз Ф 2, а К А. [c.52] Для сильно разбавленных растворов, когда концентрация органически веществ не превышает 0,1 лсоль/л, а концентрация неорганических — 0,01 моль/л, систему можно считать близкой к идеальной и для Р, t— onst принимать коэф фициент распределения т величиной постоянной. [c.53] Области рабочих условий процесса изображены на рис. 1-19. Если рабочая линия находится в области I, то массоперенос направлен из фазы 6 в фазу Ь, если в области II — направление массопереноса обратное. [c.53] Уравнения скорости для процесса экстракции аналогичны кинетическим уравнениям для процесса абсорбции [см. выражения (1,81) — (1,89)]. [c.53] Составим математическую модель процесса применительно к экстракции в насадочном аппарате. Основные параметры процесса показаны на рис. 1-20. Кроме принятых обозначений, на этом рисунке Нь — удерживающая способность экстрактора по легкой фазе, Лрф — положение уровня раздела фаз относительно насадки. [c.54] Гидродинамические основы процесса, как обычно, включают модель потоков и гидродинамический режим. [c.54] Модели потоков. Тип модели устанавливается в зависимости от внутренней структуры потоков, отвечающей заданному гидродинамическому режиму. [c.54] Гидродинамический режим определяет основные параметры модели процесса, в том числе направление и скорость потоков в колонне, удерживающую способность, а также скорость массообмена через границу раздела фаз. Пределы существования различных гидродинамических режимов И д/Жз 0,15 — область свободного движения капель W, /Wз 0,15 1 — область стесненного движения капель. [c.54] В приведенных выражениях обозначены з — предельная скорость дисперсной фазы, соответствующая началу режима захлебывания И д, — скорости сплошной и дисперсной фаз, рассчитанные на полное сечение колонны а — удельная поверхность контакта фаз — свободное сечение колонны р , рд — плотности фаз Осд — граничное натяжение между фазами Осв, о дв — поверхностные натяжения на границе каждой фазы с воздухом 7с, Кд — объемные расходы фаз Нц — удерживающая способность колонны по дисперсной фазе Fo — средняя скорость всплывания капель дисперсной фазы внутри насадки при неподвижной сплошной фазе, Ус = О и Уд —О (находится экспериментально). [c.54] В формулах (1,154) —(1,157), как и ранее, приняты следующие обозначения и , — линейные скорости фаз К а, Кьа, Ед, Ец — объемные коэффициенты массопередачи и коэффициенты продольного перемешивания по фазам, I — длина (высота) зоны контакта. [c.55] При расчетах принимается, что коэффициенты массопередачи по высоте колонны постоянны, а линейные скорости потоков и коэффициенты продольного перемешивания не изменяются по высоте и сечению аппарата. [c.55] Величины Кс,а, К а, Ед и Е определяются экспериментально. Различные авторы для нахождения коэффициентов массопередачи приводят разные по виду выражения, применимость которых ограничивается изученными средами. [c.55] Здесь к — диаметр кольца Хс — вязкость сплошной фазы Рс, Рь — плотности тяжелой и легкой фаз с, п — постоянные, определяемые по графикам на рис. 1-21 и 1-22. [c.55] Здесь к — высота колонны т — время (находится но виду переходного процесса). [c.56] Вернуться к основной статье