ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Карпачева. К вопросу расчета экстракционной аппаратуры из "Экстракция Выпуск 1" Для характеристики степени извлечения, получаемой в экстракционном каскаде (в экстракционной колонне или в батарее смесителей-отстойников), чзсто пользуются числом теоретических ступеней (ЧТС), т. е. числом идеальных смесителей-отстойников со 100%-ной эффективностью, обеспечивающих то Ж1е извлечение, что и реальный каскад. [c.188] Обычно при экстракции одного компонента расчет ЧТС производят графически по кривой распределения и рабочей линии [1,2] или по треугольной диаграмме фазового равновесия [3]. Другим методом расчета является аналитический, которым можно пользоваться, если известна зависимость коэффициента распределения от состава раствора. Аналитический метод дает возможность производить расчет ЧТС при одновременной экстракции двух компонентов, взаимно влияющих на распределение друг друга. При разбавлении экстрагента инертным разбавителем аналитический метод расчета дает возможность переходить от одной концентрации экстрагента к другой. [c.188] Метод вычисления ЧТС для процесса разделения циркония и гафния ТБФ, когда один элемент присутствует в макро-, а другой в микроконцентрации, был предложен в работе [4]. Однако ввиду того, что часто приходится иметь дело с одновременной экстракцией двух макрокомпонентов, представляет интерес произвести расчет ЧТС для такого случая. Соответствующий метод расчета будет рассмотрен нами на примере экстракции нитрата уранила и азотной кислоты растворами ТБФ. [c.188] Хп-[-1 Хп- -1, Хп, Хп Упу Уп у п-и Уп-ь D n, В , [ТБФ] . Однако, если рассматривать первую или последнюю ступень, то четыре из них могут быть заданы. Например, на первой ступени, когда подается свежий экстрагент, Уо = Уо = 0. Концентрации XI и XI определяются из условия допустимого сброса ценного компонента и желаемой кислотности в выходящем водном растворе. При графическом расчете ЧТС для одного экстрагируемого компонента также должны быть известны концентрации Хх и у о или и Уп, которые определяют положение рабочей линии. [c.190] Таким образом, в семи уравнениях остается семь неизвестных и систему можно решить. При этом будут найдены значения Х2, Х2, уь уь ЧТО позволяет решить эту систему для второй ступени и т. д., пока не будут найдены значения х п+1 и Хп+и которые можно принять в качестве исходных концентраций. Следовательно, этот метод дает возможность определить исходные концентрации для получения заданного сброса после п-ступеней. [c.190] При постоянных значениях потоков на любой ступени и известных значениях концентрационных констант К, К и К уравнения (1) — (4) и (8) — (10) можно решить сравнительно просто. [c.190] При расчете снизу ( =1), решая уравнение (12), мы находим Ои затем из уравнения (И)—Ои а, зная Х и Хь определяем у и у]. [c.191] Исходные концентрации урана и азотной кислоты для (п+1)-й ступени находят из уравнений (1) и (2) материального баланса. Для правильного расчета величин Хп+1 и Хп+г но этим уравнениям необходимо знать объемы водной Рп+1 и огранической фаз. Знание величины необходимо также для того, чтобы правильно принять исходную концентрацию ТБФ, так как в связи с увеличением объема органической фазы в результате экстракции, исходная концентрация ТБФ на ступени с будет меньше концентрации с , подаваемой в колонну. [c.191] Было принято, что такие значения К я. К2 справедливы также при совместной экстракции азотной кислоты и нитрата уранила. [c.192] Величина константы К экстрагирования уранилнитрата ТБФ, например в работе [6], была равной 22. В работе [4] было принято значение К = 5,5, постоянное для интервала ионной силы от 0,7 до 7,0. [c.192] При экстракции нитрата уранила из 0,05 М HNO3 было найдено Г51, что для 10—30%-ного раствора ТБФ эти константы практически не зависят от концентрации ТБФ, но зависят от концентрации нитрата уранила. Известна большая работа [13] по исследованию экстракции нитрата уранила и азотной кислоты 30%-ным ТБФ. [c.192] Рассчитать исходные концентрации урана и азотной кислоты, необходимые для получения заданных равновесных концентраций, можно при помощи уравнения (12), приняв во внимание уравнения (17) и (18) для изменения объемов фаз. В табл. 4 приведены результаты таких вычислений и экспериментальные данные, которые, как видно из таблицы, хорошо согласуются друг с другом. [c.194] Расчет ЧТС был проведен, начиная счет ступеней снизу. При расчете принимали значения К, взятые из сглаженной кривой на рис. 1, задавая желаемые концентрации % и х в сбросном растворе и соотношение потоков л. В табл. 5 и 6 приведены результаты расчета ЧТС по уравнению (12) для различных концентраций х, х и разных значений п. [c.195] В табл. 5 приведены результаты расчета ЧТС для экстракционной колонны, в которой задано xi = 0,183, x = 2,15 и п = 3. Исходные концентрации урана и кислоты равны соответственно 1,26 AI и 2 М. В той же таблице приведены результаты опытов по экстракции урана и кислоты противотоком 0,74 М. раствором ТБФ из раствора с заданными концентрациями уранилнитрата и азотной кислоты. Схема опыта приведена на рис. 2. Условия опытов объем исходного водного раствора 15 мл объем исходного органического раствора 45 мл. [c.195] Экстракция проводилась до тех пор, пока концентрации урана и азотной кислоты в водной фазе не стали постоянными л в смесителе 1 —0,185 М х в смесителе Р —2,2 М х в смесителе 1 —0,183 М х в смесителе 18—2,15 М. [c.195] Из табл. 5 видно, что экспериментальные значения удовлетворительно совпадают с расчетными. [c.195] Было принято, что концентрация урана, выходящего из шестой ступени, равна 5-10 М, ниже он отсутствует. [c.196] На рис. 3—6 приведены кривые распределения урана и кислоты по ступеням по данным табл. 5—6. На рисункажвидно, что в середине колонны происходит накопление кислоты в водной фазе. [c.196] Пример расчета теоретической ступе.чи. [c.199] Решаем уравнения (11)—(16) относительно коэффициента распределения кислоты О и коэффициента распределения урана. [c.199] Вернуться к основной статье