ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Экстракция из "Основы технологического проектирования производств органического синтеза" Экстракция в системах жидкость — жидкость применяется для разделения смесей, которые трудно или невозмол но разделить путем дистилляции или перегонки из-за небольшой разности давления их паров, малой летучести или недостаточной термической стойкости, а также вследствие того, что они образуют азеотропные смеси. [c.235] При экстракции в разделяемую смесь вводят новую жидкость (экстрагент), которая может растворять один из ее компонентов и не смешивается с другими. Полученный раствор подлежит разделению методами перегонки или дистилляции. Поэтому общий расход энергии в процессе экстракции больше, чем при перегонке или дистилляции. [c.235] В последнее время начали применять новые способы — азеотроп-ной и экстрактивной дистилляции, более экономичные, чем жидкостная экстракция, совмещаемая с перегонкой или дистилляцией. Однако они не являются универсальными, а жидкостная экстракция как метод разделения смесей приобретает все большее значение в промышленности. Экстракция применяется также для промывки органических соединений (чаще всего водой) от небольших количеств загрязнений. [c.235] Экстракцию применяют, например, для извлечения фенолов из фенолсодержащих вод в коксохимической, газовой и химической промышленности. К. п. д. процесса составляет 98—99%, экстрагентами являются бензол, бутилацетат, изопропиловый эфир. В нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности путем экстракции очищают смазочные масла, дизельное топливо, керосин, сырье, направляемое на каталитический крекинг (экстрагентами являются фенол и фурфурол). Экстракцию используют также для извлечения и очистки ароматических углеводородов, получаемых при ароматизации нефтяных фракций (экстрагенты — диэтиленгли-коль и жидкий сернистый ангидрид). В промышленности органического синтеза водная экстракция применяется для извлечения кислот из нитросоединений , для промывки нитрила адипиновой кислоты, направляемого в производство полиамидов. Для извлечения фенолов из трикрезил- и трифенилфосфатов в качестве экстрагента используется раствор НаОН. Уксусную, муравьиную, салициловую и другие органические кислоты экстрагируют из водных растворов этиловым или изопропиловым эфиром, этилацетатом. В производстве капролактама его извлекают из лактама-сырца трихлорэтиле-ном. Экстракцию применяют в производстве лекарственных и биологически активных веществ (хинин, пиретрин, эфедрин, кофеин, теофиллин, стрихнин, антибиотики, витамины и др.), используя в качестве экстрагентов этиловый и изопропиловый эфиры, бензол, бутилацетат, хлороформ и т. д. Экстракция используется в пищевой промышленности для очистки животных жиров и растительных масел пропаном, фурфуролом и другими растворителями. [c.235] Технологу-проектировщику при составлении технологической схемы, включающей процесс экстракции, необходимо начать с выбора экстрагента. Его характеристикой является селективность (избирательная способность) по отношению к извлекаемому из жидкости веществу. Понятие селективности относится к статическим параметрам и определяется максимальной продолжительностью контакта жидкостей. [c.236] С а И С — количество растворенных веществ при равновесии, мол. доля. [c.236] Для перехода от статических параметров к динамическим следует определить минимальное время контакта между экстрагентом и жидкостью, необходимое для достижения статической селективности (или близкой к ней величины), и минимальное количество экстрагента, которое надо ввести в смееь. Обе эти величины зависят от типа экстрактора. Сравнение нескольких экстрагентов проводят в одинаковых гидродинамических условиях. [c.236] При прочих равных условиях выбора экстрагента определяющими являются экономические факторы и требования техники безопасности. Так, нежелательно применение этилового эфира (из-за повышенной огне- и взрывоопасности), трихлорэтилена и дихлорэтана (из-за токсичности) и т. д. В качестве экстрагентов применяют также воду, водные растворы неорганических щелочей и кислот, фенол, фурфурол, диэтиленгликоль, трикрезил- и трифенил-фосфат, этилацетат, бутилацетат, бензол, диизопропиловый эфир и др. [c.237] К — коэффициент массопередачи [при а, выраженной через разность относительных мольных концентраций, размерность К моль/ м - ч) если М выражена в мольЦм -ч), размерность К м/ч]. [c.237] Значение а определяется как среднелогарифмическая величина между разностью концентраций в начале и в конце процесса, поверхность F зависит от конструкции экстрактора. Кроме молекулярной диффузии в пограничном слое при экстракции имеет значение и конвективная диффузия к пограничной зоне. [c.237] Сп и Сф — концентрации у поверхности раздела фаз и в ядре потока. [c.237] Величины /С, D и р определяют экспериментальным путем. Значения D и р для ряда веществ приведены в литературе . [c.237] Значения гпх и Шг определяют число ступеней смешения при к. п. д. каждой ступени 100%. При непрерывной экстракции фактический к. п. д. значительно меньше. Число единиц переноса при периодической экстракции определяется количеством циклов в этом случае к. п. д. каждого цикла близок к 100%. [c.238] В производстве нитросоединений экстракция применяется для извлечения нитропродуктов из отработанной серной кислоты. Так, на 1 т товарного нитробензола получается 1 т Н2504, содержащей 1,2—2,2% нитропродукта. Этот же процесс используется для очистки нитробензола-сырца, содержащего примеси Н2504, ННОз, 0,6—1,2 г нитрофенолов и других веществ (например, динитрохлорбензола, динитротолуола, тринитротолуола и др.). Ранее экстракцию нитросоединений из кислот и примесей из нитросоединений проводили в Двухступенчатых аппаратах колонного типа с насадкой, совмещавших функции смесителей и отстойников. Экстрагентом нитробензола служил бензол. Минимальное (по бензолу) соотношение бензол кислота = 1 15, максимальное 1 1,5. В первой ступени к. п. д. достигает 80%, во второй 75%, продолжительность контакта 20 мин. Содержащий нитросоединения бензол практически полностью отстаивается от воды и возвращается в производственный цикл на нитрацию. При замене колонн системами центробежный насос — отстойник время контакта, объем и стоимость оборудования снизились в несколько раз, а к. п. д. повысился. Экстракция проводилась также в две ступени. [c.238] Водная экстракция кислот и нитрофенолов из готовых продуктов проводится в две ступени в системе насос — отстойник. Следует отметить, что коэффициент распределения нитрофенола между нитробензолом и водой составляет для пара-изомера 0,31 при 20° С и 0,101 при 40° С, для орто-изомера соответственно 0,036 и 0,0057. Полное удаление нитрофенолов возможно при увеличении количества воды, повышении температуры и увеличении числа ступеней экстракции. Раствор нитрофенолов и кислот в воде обычно присоединяют к сточным водам, направляемым на очистку. Однако нитрофенол может быть утилизирован в виде аммиачной соли, почти не растворимой в воде . [c.238] На одном из заводов испытывали инжекторный экстрактор для извлечения фенола из воды маслом . Принцип работы экстрактора виден из рис. 81. Вода отстаивается от поглотительного масла в пространстве между инжекторами и стенкой аппарата. Для внедрения в производство рекомендуется двухступенчатая экстракция. Показатели работы установки коэффициент распределения ЗО содержание фенола до экстракции 3 г/л. К- п. Д- при соотношении экстрагент вода (0,5 1) — (2 1) изменяется от 94 до 97%. Фенол извлекается из масла 30%-ным раствором ЫаОН с добавкой30— 40%-ного метанола в количестве 5—10% от количества масла. Достоинство инжекторного экстрактора — развитая поверхность контакта, благодаря чему можно уменьшить время контактирования (в нашем примере до 5 мин) и, следовательно, размеры аппарата. [c.239] Для экстракции фенола применяют также бутилацетат (фено-сольван), коэффициент распределения которого равен 17 (для бензола 2—3). Даже при соотношении бутилацетат вода = 1 15 к. п. д. экстракции приближается к 97,6 при соотношении 1 10 к. п. д. около 99% . [c.239] Из приведенных примеров видно, что любой процесс экстракции является двухстадийным — собственно экстракция и отделение исходной жидкости от экстрагента. Вторая стадия может проводиться в две операции отделение исходной жидкости от экстрагента в отстойниках и извлечение растворенного вещества путем дистилляции или хемосорбции. Применяются различные комбинации этих процессов хемосорбция без отделения экстрагента, отделение исходной жидкости без извлечения растворенного вещества и т. п. Однако в экстракторах любой конструкции сохраняются две операции смешение жидкостей (эмульгирование) и их разделение. Обе операции для систем жидкость — жидкость более сложны, чем для систем пар (газ) — жидкость, так как пар и газ стремятся занять весь свободный объем аппарата и отделяются от жидкости путем сепарации, нагревания и других простых приемов. [c.240] Для смешения жидкостей необходимо использовать гравитационные силы или механическую энергию, причем каждая жидкость в процессе эмульгирования ведет себя по-разному. Этим объясняется большое разнообразие типов и конструкций жидкостных экстракторов. Пратт подразделяет экстракторы на два класса дифференциально-контактные и ступенчатые. В экстракторах первого класса состав фаз непрерывно изменяется, в экстракторах второго класса имеется определенное количество ступеней, в которых происходят смешение и последующая сепарация фаз. Все описанные здесь экстракторы относятся ко второму классу. В каждом классе Пратт выделяет группы конструкций гравитационная, центробежная, вертикальная или горизонтальная смесительно-отстойная и др. [c.240] Для выбора экстрактора, по нашему мнению, достаточно двух признаков эксплуатационные затраты на 1 т готового продукта и соответствие аппарата действующим правилам и нормам техники безопасности (при одинаковой надежности сравниваемых типов). [c.241] Вернуться к основной статье