Коэффициенты массоотдачи при экстракции

Рис. 7.22. Зависимость коэффициента массоотдачи от размера частиц в начальной стадии процесса экстракции при кипении под вакуумом.

Рассмотрим массопередачу компонента раствора от дисперсной фазы к дисперсионной среде в процессе жидкостной экстракции. Предположим, что скорость массопередачи межфазная поверхность 5, а концентрация компонента раствора в дисперсионной среде и дисперсной фазе соответственно и Сф. Если концентрации компонента раствора в дисперсионной среде и дисперсной фазе на поверхности раздела фаз равны Сс и Сф., а частные коэффициенты массоотдачи в дисперсионной среде и дисперсной фазе равны и кф, то скорость массопередачи на единицу поверхности определяют одним из следующих уравнений [c.174]

Коэффициенты массоотдачи можно определить экспериментально, если известна поверхность контакта фаз. С этой целью для жидких систем применяется три типа лабораторных установок, а именно диффузионные ячейки, колонны с орошаемыми стенками и колонны с распылением одной из фаз. Результаты таких исследований дают возможность сделать существенные выводы относительно механизма процесса экстракции, но применить полученные данные для расчета промышленных аппаратов нельзя. [c.78]

Принято считать, что процесс массопередачи состоит из трех относительно простых стадий диффузии молекул растворенного вещества из глубины водной фазы рафината, перехода их через межфазную поверхность и диффузии от нее в глубину фазы экстрагента. Поэтому для расчета скорости массопередачи при экстракции необходимо знать значение трех составляющих сопротивления массопередаче или, что обычно принято, двух коэффициентов массоотдачи и коэффициента массопередачи через поверхность. Считают, что сопротивление переносу через границу раздела фаз (поверхностное сопротивление) пренебрежимо мало п скорость массопередачи определяется одним из двух или обоими сопротивлениями. Эти два сопротивления обычно оцениваются из корреляций типа [c.204]

Исходя из теории пенетрации, удалось вывести также коэффициенты массоотдачи для процесса экстракции, связанного с некоторыми химическими реакциями [87]. [c.75]

Влияние низкочастотных механических колебаний на коэффициент массоотдачи при экстракции сахара из свекловичной стружки исследовано в диапазоне частот от 3 до 40 Гц и амплитуд от 1 до 6,5 мм [185-1871. [c.215]

Из уравнения (XI 11,43) следует, что повышение скорости обтекания ю увеличивает коэффициент массоотдачи р и способствует интенсификации экстракции. Однако увеличение р ускоряет экстракцию только при малых значениях и в условиях внутридиффузионного режима уже не оказывает [c.552]

Для интенсификации процессов экстракции и растворения могут быть использованы низкочастотные механические колебания. Опыт показывает, что при наложении колебаний увеличивается скорость обтекания частиц и процесс заметно ускоряется. Весьма значительное увеличение скорости обтекания и соответствеино — коэффициентов массоотдачи возможно при осуществлении вращательного движения жидкости со взвешенными в ней твердыми частицами (центробежный режим). Можно заметить, что методы интенсификации экстракции в системах жи. кость—твердое тело и жидкость—жидкость аналогичны. [c.555]

Влияние второй фазы является непосредственным при переносе турбулентности из одной фазы в другую (стр. 109). Такое явление наблюдал Льюис [66] в опытах по экстракции в сосуде с мешалкой он выразил коэффициент массоотдачи уравнением [c.123]

Скорость движения растворителя (гидродинамический эффект) оказывает огромное влияние на коэффициент массоотдачи, степень извлечения конкрета, продолжительность экстракции веществ из внешних вместилищ. Она зависит от способа экстракции, соотношения растворителя и сырья, конструкции аппарата и применения рециркуляции мисцеллы. [c.114]

Гетерогенная реакция всегда протекает последовательно с массопереносом, поэтому возможно простое арифметическое сложение диффузионного и химического сопротивлений [21]. Таким образом, гетерогенная реакция оказывает дополнительное сопротивление массопередаче, но не влияет на коэффициенты массоотдачи. Поскольку в схеме на рис. 10-1, б исключена всякая возможность перехода непрореагировавших молекул через границу раздела фаз, теряется прежняя основа для сравнения и смысл фактора ускорения. Оценить влияние поверхностных реакций можно, приняв за основу для сравнения скорость экстракции в случае, когда реакция бесконечно быстра. Понятно, что при этом любая другая реакция, протекающ,ая с конечной скоростью, будет замедлять экстракцию. [c.385]

Из выражений для конвективной и молекулярной диффузии видно, что интенсивное перемешивание ускоряет достижение равновесия вследствие увеличения поверхности раздела фаз и коэффициента массоотдачи. Однако в ряде случаев при экстракции большое значение, могут приобрести сорбция и десорбция поверхностно-активных веществ (ПАВ) на границе раздела фаз. Поверхностно-активными веществами могут быть как примеси, так и сами экстрагенты и экстрагируемые вещества. Поэтому [c.199]

Следует отметить, что определение коэффициентов массоотдачи при жидкостной экстракции затруднено сложностью нахождения скоростей относительного движения сплошной среды и обычно деформируемых капель неодинакового размера. В таких условиях непросто определяется и величина суммарной поверхности капель в рабочем объеме экстрактора. По этим причинам расчеты коэффициентов массопередачи часто проводят, относя значения коэффициентов не к единице поверхности массообмена, а к единице рабочего объема аппарата (см. соотношение [c.461]

В зависимости от соотношения между константой скорости реакции и коэффициентами массопереноса (например, коэффициентами массоотдачи) режим экстрагирования может быть диффузионным, переходным или кинетическим. Это относится к экстракции как с объемными, так и с поверхностными реакциями. В кинетическом режиме объемная реакция протекает равномерно по всему объему реакционной фазы, и ее можно рассматривать как гомогенную, осуществляемую в открытом проточном реакторе, объем которого равен объему реакционной фазы. При этом скорость экстракции не зависит ни от интенсивности перемешивания, ни от поверхности фазового контакта. Интенсификация процесса возможна только за счет ускорения химической реакции (введение ка- [c.146]

Рассмотрим ограничения, накладываемые на выполнение формулы аддитивности, более подробно. Выполнение условия равновесия (4.5) на границе раздела фаз у большинства исследователей не вызьшает сомнения, поскольку процессы, протекающие на поверхности раздела фаз при физической абсорбции и экстракции — сольватация, десольватация, изомеризация и т. п., имеют скорости, значительно превышающие скорость массообмена. Однако в ряде работ по массообмену в аппаратах с плоской границей раздела фаз и с механическим перемешиванием в каждой из фаз авторы обнаружили отклонение от формулы аддитивности, обусловленное, как они предположили, поверхностным сопротивлением. В работе [221] приведен критический обзор основньгх исследований, в которых, по мнению авторов, было обнаружено поверхностное сопротивление в системах жидкость - жидкость. В этих работах частные коэффициенты массоотдачи определялись косвенным методом с погрешностью, большей чем отклонение от формулы аддитивности. Кроме того, в некоторых работах обнаружены методические ошибки. Для проверки формулы аддитивности требуются более точные методы определения частных коэффициентов массоотдачи (см. раздел 4.4). Поверхностное сопротивление массотеплообмена мало изучено. Одним из возможных механизмов является экранирование поверхности поверхностно-активными веществами (ПАВ) [222-224]. К обсуждению роли поверхностного сопротивления мы будем возвращаться в последующем изложении. [c.171]

Процесс экстрагирования в неподвижном слое. Экстрагирование в слое — нестационарный процесс, поскольку составы жидкой и твердой фаз меняются во времени. Математическое описание этого процесса включает уравнения, определяющие поля концентраций в твердой (V. 104) и жидкой (V. 106) фазах, уравнение (V.105), определяющее граничные условия (на границе твердой и жидкой фаз), и начальные условия. Решение этой системы уравнений получено в предположении, что слой состоит из одинаковых по размеру и структуре частиц правильной формы (плоских, сферических или цилиндрических), коэффициент массоотдачи р одинаков по всей поверхности каждой частицы, коэффициент диффузии ие изменяется во времени и продольным перемешиванием можно пренебречь, Следует отметить, что даже для слоя, состоящего из одинаковых частиц, допущение о постоянстве 3 является весьма грубым, Вблизи мест соприкосновения частиц в слое образуются застойные зоны, что вызывает различие условий обтекания отдельных участков поверхности частиц и, как следствие, ее кинетическую неоднородность. Роль этого фактора еще больше возрастает, если частицы имеют неправильную форму и различаются размерами. В связи с этим расчет процессов экстракции в с. ое основывается на экспериментальном исследовании кинетики процесса. [c.493]

Второй метод определения частных коэффициентов массоотдачи использовался нами в работе [И] для оиределения частных коэффициентов массоотдачи при экстракции в системах вода— пропионовая кислота — растворитель (бензол, толуол, ССЬ), вода — трихлоруксусная кислота - ССЬ и вода — уксусная [c.43]

Подобные уравнения можно записать также в виде зависимости высоты аппарата Н от коэффициентов массоотдачи к а и кЕй. Однако в качестве движущей силы процесса экстракции в этом случае следует применять разность концентраций на поверхности раздела фаз и в объеме соответствующей фазы. [c.395]

Имеется значительное количество опытных данных о массообмене от твердых частиц для аппаратов без отражательных перегородок, в которых возможно образование воронки. По этой причине они не представляют интереса для- экстракции и здесь рассматриваться не будут. Некоторые данные полученные для полностью заполненных сосудов без перегородок, в которых воронка не образуется, показывают, что коэффициент массоотдачи имеет для данной системы те же значения 2з что и в сосудах с перегородками при одинаковых величинах Я/у. [c.469]

Колонны с орошаемыми стенками. Хантер и Нэш с сотр. первыми применили колонну с орошаемыми стенками . 4,5о, 5 для экстракции в системе жидкость—жидкость и получили данные для системы фенол—керосин—вода - . Значения коэффициентов массоотдачи для жидкости, текущей по сечению колонны, были получены из данных по коэффициентам массопередачи и обработаны при помощи уравнения, имеющего сходство с уравнением (17). [c.76]

При описании массопередачи в процессе экстракции, когда одна жидкая фаза является сплошной, а вторая распределена в ней в виде капель, следует учитьшать, что перенос вещества в каждой фазе имеет существенное отличие. Оно объясняется различием гидродинамических условий переноса массы внутри капли и в сплошной среде. Одним из важных факторов турбулизации сплошной фазы является движение частиц дисперсной фазы. Единственным источником конвекции внзтри капли дисперсной фазы является трение между поверхностью капли и сплошной средой, возникающее в результате относительного движения фаз, В условиях стесненного движения капель дисперсной фазы в аппаратах, интенсифицированных подводом дополнительной энергии, на гидродинамические условия помимо указанных факторов влияют также соударения капель дисперсной фазы между собой и с элементами внутренней конструкции аппарата, приводящие к коалесцешщи и редиспергированию капель, а также вращательное и возвратно-поступательное движение системы в целом. В настоящее время не удается учесть и строго описать все указанные взаимодействия в объеме фаз, а также явления на границе раздела. Наиболее изученным является простейший случай массопередачи между единичной каплей и окружающей жидкостью. В этом сл чае получены уравнения для расчета частных коэффициентов массоотдачи по сплошной и дисперсной фазе при допущении о том, что сопротивление процессу массопередачи сосредоточено в одной из фаз. [c.305]

Коэффициенты массоотдачи в колонне с орошаемыми стенками можно определить, используя их изменение с изменением скорости фаз. При экстракции из одиночных капель это невозможно, так как скорость образования капель не может меняться без одновременного изменения их диамет- [c.82]

Часто такой же массообмен осуществляется в других аппаратах, главным образом в колонных, в процессах абсорбции, ректификации п экстракции. В настоящее время для колонных аппаратов выполнено очень большое количество экспериментальных исследований, целью которых было определение коэффициентов массоотдачи и массопередачи, а также получение корреляционных уравнений для вычисления этих коэффициентов. К сожалению, полученные уравнения нельзя использовать для аппаратов с мешалками, так как они действуют иначе, чем полочные аппараты. На полке колонны перемешивание жидкости происходит благодаря кинетической энергии движущегося потока, например газа, в то время как в аппарате с мешалкой перемешивание обусловлено подводом механической энергии извне с помощью мешалки. Диспергирование одной из фаз в аппарате с мешалкой также протекает иначе. В колонне это обычно происходит на соответствующим образом перфорированной перегородке (полке), тогда как в аппарате с мешалкой — в основном благодаря работе мешалки. Дополнительную трудность представляет определение скорости фаз в аппарате с мешалкой. Поле скорости жидкости здесь очень сложное, и единственной величиной для сравнения в этом случае может служить окружная скорость конца лопаток (лопастей) мешалки. Дополнительную трудность в обобщении экспериментального материала для аппарата с мешалкой вызывает также большое количество конструктивных вариантов этих аппаратов. [c.308]

Массообмен к каплям обычно протекает в процессах экстракции, а его интенсивность определяется как внутренним, так и внешним диффузионным сопротивлением. В фавитационных экстракционных колоннах для эффективного массопереноса размер капель должен удовлетворять условию (6.10.4.1). В противном случае капли при всплытии сохраняют сферическую форму. Таким образом, реализация эффективного процесса массопереноса связана с дилеммой — получить высокую поверхность контакта фаз, т. е. уменьшить размер капель 5, или повысить коэффициент массоотдачи, т. е. увеличить 6. [c.598]

Мэрфи и др. изучали скорости экстракции в пяти системах жидкость — жидкость при противоточном движении в горизонтальном трубчатом аппарате и получили уравнения для коэффициентов массоотдачи в каждой из фаз. Дополнительные данные по экстракции в горизонтальных трубах опубликованы Бергелином и др. 2. [c.468]

При протекании химических реакций в экстракционных системах картина процесса в общем случае оказывается более сложной, чем рассмотренная выше. Однако если экстракция осуществляется в кинетическом режиме, обусловленном медленными реакциями в объеме какой-либо фазы, описание кинетики извлечения вещества резко упрощается. В этом случае диспергирование, коа-лесценция, стесненное движение капель, продольное перемешивание в аппаратах, адсорбция ПАВ и другие процессы, которые трудно (а порой и невозможно) точно учесть при расчете скорости экстракции, играют несущественную роль. При этом не нужно знать ни поверхность фазового контакта, ни коэффициенты массоотдачи. Такие процессы, однако, крайне редки. [c.164]

Поскольку >А=У0д18 и Рв=У1)в25 (гдер и рв—коэффициенты массоотдачи веществ А и В в соответствующих фазах), то знаменатель выражения (П1.91) есть сумма фазовых и химического сопротивлений. Таким образом, в известных уравнениях аддитивности (П1.19) и (П1.22) появляется еще один член, отражающий сопротивление реакции. Столь простая форма уравнений обусловлена тем, что поверхностная реакция, в отличие от объемной, не влияет на перенос веществ в фазах. Она приводит лишь к тому, что общая движущая сила делится между диффузионными и химическими процессами пропорционально их сопротивлениям. В предельных случаях, когда вся движущая сила связана только с диффузией или только с реакцией, экстракция протекает соответственно в диффузионном или кинетическом режимах. [c.179]

Изучение массопередачи при экстракции толуола из смеси его с и-гептаном ДЭГом позволило установить эмпирическую зависимость частного коэффициента массоотдачи в фазе к-геп-тана от состава фаз и интенсивности перемешивания. [c.43]

Исходя из полученных зависимостей, нами была предпринята проверка формул (6) и (7). Для этого были рассчитаны общие коэффициенты массоотдачи для случая экстракции толуола к-гептаном из ДЭГа. Сравнение полученных результатов с данными эксперимента приведено в табл. 1. [c.43]

Рассмотрим ограничения, накладываемые на вьшолнение формулы аддитивности, более подробно. Вьшолнение условия равновесия (4.5) на границе раздела фаз у большинства исследователей не вызывает сомнения, поскольку процессы, протекающие на поверхности раздела фаз при физической абсорбции и экстракции — сольватация, десольватация, изомеризация и т. п., имеют скорости, значительно превышающие скорость массообмена. Однако в ряде работ по массообмену в аппаратах с плоской границей раздела фаз и с механическим перемешиванием в каждой из фаз авторы обнаружили отклонение от формулы аддитивности, обусловленное, как они предположили, поверхностным сопротивлением. В работе [221] приведен критический обзор основньгх исследований, в которых, по мнению авторов, было обнаружено поверхностное сопротивление в системах жидкость - жидкость. В этих работах частные коэффициенты массоотдачи определялись косвенным методом с погрешностью, большей чем отклонение от формулы аддитивности. Кроме того, в некоторых работах обнаружены методические ошибки. Для проверки формулы аддитивности требуются более точные методы определения частных коэффициентов массоотдачи (см. раздел 4.4). Поверхностное сопротивление массотеплообмена мало изучено. Одним из возможных механизмов является экранирование поверхности поверхностно-актив ными веществами (ПАВ) [222—224]. К обсуждению роли поверхностно го сопротивления мы будем возвращаться в последующем изложении При переменном коэффициенте распределения формула аддитивно сти фазовых сопротивлений, как выше указывалось, неприменима Однако в некоторых случаях, которые будут рассмотрены ниже, форму ла аддитивности в несколько модифицированном виде выполняется [225 ] Зависимость коэффициента распределения от концентрации в задан ном диапазоне ее изменения в большинстве случаев можно описать интерполяционной формулой [c.171]

Фармер1 исследовал при экстракции из одиночных капель переход уксусной кислоты в воду из шести растворителей и сделал попытку обработать данные по коэффициентам массоотдачи для турбулентного режима при помощи [c.79]

Окончательное подтверждение этому можно получить, сравнивая скорость экстракции циркония, полученную в экспериментах, со скоростью экстракции, рассчитанной на основании данных о коэффициентах массоотдачи Д2ЭГФК и величине удельной ПФК. Постановка эксперимента практически ничем не отличается от описанной в примере 2 однако за мас-сонереносом следили, отбирая пробы водной фазы непосредственно из эмульсии шприцем через ватный тампон. Такой прием дает возможность отобрать только водную фазу [23]. [c.124]

Предложен метод для изучения кинетики экстракции. В основу метода положено одновременное измерение электропроводности эмульсии и ее светорассеяния. На основании полученных данных удается с хорошей точностью рассчитывать коэффициенты массоотдачи в сплошной фазе даже в тех случаях,когда массоперенос практически заканчивается за несколько секунд. В качестве примера рассмотрена массопередача ди(2-этилгексил) фосфорной кислоты (Д2ЭГФК) а водную фазу при высоких значениях удельной поверхности контакта фаз. что достигается впрыскиванием органической фазы в турбулируемую водную. Показана возможность использования струйного метода для изучения кинетики взаимодействия в водной фазе с цирконием. [c.283]

Плато на кривых зависимости скорость экстракции —интенсивность перемешивания является неоспоримым доказательством медленных гомогенных реакций, если показано, что поверхность изменяется в широких пределах [9, 100]. Маловероятно, чтобы Щ коэффициент массопередачи снижался с уменьшением диаметра капель в такой же мере, в какой возрастала поверхность фазового контакта. Так, Розен [101] считает, что для чистых жидкостей коэф-фициент массоотдачи слабо зависит от радиуса капли. Действи-тельно, изучение массоотдачи диэтилгексилфосфорной кислотой при переходе ее из декана в воду [102] показало, что для мелких капель f диаметром 1,0-10 —5,8-10" см коэффициенты массопередачи практически не зависят от диаметра. [c.400]