ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Противоточная экстракция одним растворителем из "Жидкостная экстракция Издание 2" При противоточной экстракции с применением одного растворителя исходный раствор и растворитель непрерывно поступают соответственно в нижнюю и верхнюю части экстракционной колонны. При этом под действием силы тяжести возникают противоположно направленные потоки жидкостей. [c.108] На рис. 51 представлена упрощенная схема такого процесса противоточной экстракции — экстракционная колонна 1, которая может иметь различную конструкцию (см. разд. 12). Растворитель 5 поступает из сосуда 4 в верхнюю часть колонны, а исходный раствор Р из контейнера 5 — в ее нижнюю часть. При прохождении и 5 противотоком через колонну растворитель поглощает экстрагируемые компоненты из исходного раствора. Образующийся раствор (фаза экстракта) поступает из нижней части колонны ) в дистилляционную колонну 2, в которой растворитель отделяется от экстракта. [c.108] Неэкстрагированная часть исходного раствора, остающаяся в верхней части экстракционной колонны, содержащей небольшое количество растворителя фаза рафината), передается в дистилляционную колонну 3, где растворитель отделяется от рафината. [c.108] С начала процесса противоточной экстракции проходит значительное время, пока вся система не достигнет стационарного состояния. Это состояние определяется тем условием, что состав и количество каждой фазы, протекающей через любое сечение экстракционной колонны, в любой момент сохраняют постоянные значения. [c.109] ИСХОДНЫЙ раствор Р. Допустим, что в начале экстракции ступень 5 пуста, а остальные четыре частично заполнены растворителем. Растворитель 5 подается на ступень 5 и одновременно исходный раствор — Р ка. ступень /. Положение в этот момент соответствует рис. 52. [c.111] Такие изменения в составе будут происходить также и на других ступенях. В связи с этим потребуется определенное время, чтобы конечные фазы экстракта и рафината приобрели состав, отвечающий стационарному состоянию. [c.112] Изложенное выше остается в силе и для случая непрерывного поступления растворителя и исходного раствора. [c.112] Одно из преимуществ протнеоточного процесса по сравнению с процессом- с перекрестным током (см. также разд. 8) заключается в том, что при первом получается только один экстракт, в то время как при процессе с перекрестным током образуется столько экстрактов, сколько имеется ступеней. Вследствие этого экстракт, полученный в противоточном процессе, обычно имеет более высокое содержание компонента (или компонентов), подлежащего извлечению, чем смесь экстрактов, полученных в процессе экстракции с перекрестным током. [c.112] Для данного процесса противоточной экстракции при постоянной температуре эти четыре переменные нельзя выбирать произвольно, поскольку между ними существует определенная зависимость. Можно выбрать любые два из переменных [переменные (б) и (г) лишь в известных пределах], два же других будут при этом зависимыми. [c.112] Рассмотрим систему вода — ацетон — метилизобутил-кетон (МИБК), для которой литературные данные [28] по равновесию и линиям сопряжения приведены (в весовых единицах) в табл. 8 и 9. Опубликованных данных по линиям сопряжения, однако, недостаточно для точного построения по Хантеру и Нашу. Дополнительные линии сопряжения можно получить, используя метод Отмера и Тобиаса [20]. Из этих линий вычислена соединяющая линия (Шервуд [17]). Для построения по методу Хантера и Наша эта линия весьма полезна. Бинодальная кривая и соединяющая линия показаны на рис. 56, а. [c.113] Таким образом, исходный раствор Р разделяется на экстракт Е, содержащий 85 вес.% ацетона, и рафинат содержащий 10 вес.% ацетона, путем противоточной экстракции с одним растворителем при четырех теоретических ступенях, если применять 1,15 вес. ч. растворителя (МР/МЗ) на 1 вес. ч. исходного раствора. [c.116] Справедливость этого построения можно обосновать следующим образом. [c.116] По из уравнения (21) следует, что С1—Р = С2 — Рь отсюда Са — Р должен быть представлен той же точкой Я, т. е. [c.116] Существенное очличие этого метода от метода Хантера и Наша заключается в том, что здесь при построении применяются прямоугольные координаты. По сравнению с треугольной диаграммой эти координаты имеют преимущество в том, что графики можно строить на обычной клетчатой бумаге и масштабы по осям можно выбирать независимыми один от другого. Кроме того, построения в этом случае значительно более компактны. Этот метод будет рассмотрен при помощи той же системы, которая была использована при описании метода Хантера и Наша. Соединяющая линия на рис. 56, а по зволяет получить составы ряда сосуществующих фаз Эти составы сведены в табл. 10. Из приведенных данных по линиям сопряжения рассчитаны концентрации растворенного вещества (в данном случае ацетона) в сосуществующих фааах в расчете на безводный раствор, а также отношение количества растворителя к суммарному количеству компонентов, подлежащих разделению (см. табл. 10). [c.118] Кривая зависимости отношения 5/(Л + В) от величины у (или х) эквивалентна бинодальной кривой на треугольной диаграмме (рис. 57,а). Эта эквивалентность основана на том, что фазовая диаграмма на рис. 57, а получается из треугольной диаграммы, на которой вершина растворителя сдвинута в бесконечность. Таким образом, кривая на рис. 57, а также состоит из двух ветвей, отвечающих соответственно водному слою и слою МИБК. Эти ветви встречаются в критической точке смешения К. [c.118] При помощи этой диаграммы можно решить задачу, которая была решена выше методом Хантера и Наша. Итак, требуется разделить смесь, состоящую из равного числа весовых частей ацетона и МИБК, на экстракт, содержащий 85 вес. % ацетона, и рафинат, содержащий 10 вес. % ацетона, применяя воду в качестве растворителя. [c.121] На рис. 57, а пересечением прямой Q F и вертикали, проходящей через Ра, находят рабочую точку Н. Такое построение эквивалентно построению, изображенному на рис. 56, а, поскольку вертикаль, проходящая через точку Ри, является линией, соединяющей точку состава конечной фазы рафината с точкой растворителя (которая лежит в бесконечности). [c.121] Вертикаль, проходящая через точку Р , пересекает равновесную кривую в точке а. По положению точки а определяют положение точки а, лежащей на прямой X = у. По точке а находят состав фазы экстракта Q4, сосуществующей с Р . Таким образом, P Q4 является линией сопряжения. Соединив Q с Н, находят состав Рз в точке пересечения Q4H с ветвью МИБК бинодальной кривой. Фазу Qз, сосуществующую с Рз, также находят по равновесной кривой, после чего Qз соединяют с Я, и т. д. [c.121] Из рис. 57, а следует, что разделение Р на фазы Р4 и 1 требует четырех прртивоточных ступеней, что совпадает с найденным по методу Хантера и Наша. [c.121] Вернуться к основной статье