Кинетика экстракции массопередача

Переход неорганических веществ из водной фазы в органическую экстракция) и из органической в водную реэкстракция) — это процессы гетерогенные, поскольку, как это бывает в большинстве случаев, вода и органические растворители не смешиваются друг с другом, хотя в ограниченных пределах взаимно растворимы. Переход массы, происходит через границу раздела фаз и подчиняется общим закономерностям массопередачи, т. е. зависит от гидродинамических условий, управляется законами диффузии и т. д. Чаще всего одна из фаз сплошная, а другая — дисперсная, распределенная в сплошной в виде капель. Межфазная поверхность здесь не постоянная, зависит от способа диспергирования, размера капель, скоростей и направления движения жидкостей и др. Кинетика экстракции неорганических веществ органическими растворителями рассмотрена в работах [79, 144, 189, 201 ]. [c.316]

В некоторых случаях кинетика экстракции может быть исследована вообще без применения пробоотбора. Так, для электролитов удобно измерять потоки вещества на основании данных об электропроводности и светорассеяния эмульсии [108]. Если пользуются безынерционными методами контроля, оказывается возможным изучать кинетику быстрых процессов экстракции. Например, для реактора с мешалкой и отражательными перегородками типа, описанного в работе [107], время усреднения концентрации в объеме 100 см при скорости вращения 1000 об/мин было порядка 0,5 с [108]. Таким образом, когда процесс массопередачи длится более 10 с, при расчете потоков можно считать, что процесс происходит в реакторе идеального перемешивания. [c.401]

В книге подробно освещены вопросы применения экстракции, изложены термодинамика и кинетика экстракции, а также наиболее важные вопросы массопередачи, в том числе осложненной межфазны-ми явлениями, рассмотрены вопросы аппаратурного оформления, математического моделирования и оптимизации. [c.2]

Этому вопросу посвящено значительное число работ [38, 43, 44]. Интерес к проблеме обусловлен, во-первых, тем, что массопередача при зарождении и движении капель является наиболее типичной и практически важной, и, во-вторых, тем, что исследования кинетики экстракции с единичными каплями дают возможность выяснить механизм массопереноса и химических реакций, протекающих в системе. [c.155]

Массопередача. Кинетика экстракции в РДЭ изучалась рядом исследователей, но лишь на лабораторных колоннах диаметром 45—260 мм. Результаты исследований обобщались чаще всего либо через высоту и число единиц переноса, либо через коэффициенты массопередачи. [c.309]

МАССОПЕРЕДАЧА И КИНЕТИКА ЭКСТРАКЦИИ [c.105]

Известно, что экстракция — сложный гетерогенный процесс, скорость которого определяется соотношением скоростей массопередачи и химической реакции. Поэтому изучение кинетики экстракции необходимо проводить так, чтобы исключить, по возможности, влияние одной из стадий на общую скорость процесса. [c.202]

Рассмотренный прием мы назвали методом импульсного выделения экстрагента в водную фазу и считаем, что он может быть полезным при систематическом исследовании кинетики экстракции и в случае других систем, когда имеется подозрение на то, что массопередача лимитируется медленными превращениями в водной фазе. [c.121]

Для экстракции, которая проводится ступенчато, в 24 приведены зависимости, связывающие к. п. д. [уравнение (2-386)], время экстракции, число ступеней и величины, определяющие кинетику процесса (коэффициент массопередачи). и зависимости выведены при упрощающем предположении, что обе фазы в аппарате идеально перемешаны и разделение эмульсии после размешивания— полное. Следовательно, к. п. д. Для процессов перемешивания и отстаивания принимается равным единице, и, таким образом, определение к. п. д. экстракции сводится к определению к. п. д. массопередачи. [c.257]

В настоящее время известно большое количество алгоритмов расчета массообменных процессов (ректификация, экстракция, абсорбция, адсорбция и т.д.), отличающихся степенью детализации отдельных элементов, но, по сути, предназначенных для решения систем уравнений материального и теплового балансов, нелинейность которых зависит от точности описания парожидкостного равновесия, кинетики массопередачи, гидродинамики потоков. Объем входной информации зависит от точности модели, однако выходная информация подавляющего большинства алгоритмов практически одинаковая — профили концентраций, потоков и температур по высоте аппарата и составы целевых продуктов. Правда, соответствие результатов расчета реальным данным будет определяться тем, насколько точно в модели воспроизведены реальные условия. [c.314]

В связи с указанными причинами сформулируем и решим задачу разработки алгоритма расчета азеотропно-экстрактивной ректификации в общем виде. При этом в задаче учитывается возможность расслаивания жидкой фазы по высоте колонны, допускается организация рециклов по любой из фаз как внутри отдельной колонны, так и в комплексе взаимосвязанных колонн с промежуточными и конечными декантаторами (рис. 7.19), расчет может вестись как при допущении равновесия между фазами, на тарелках, так и с учетом кинетики массопередачи, алгоритмы расчета обычной ректификации и экстракции являются частными случаями предлагаемого алгоритма [811. [c.355]

Если реакция осуществляется между веществами, адсорбированными на поверхности илп в результате соударения [20], то закономерности экстракции должны подчиняться лангмюровской кинетике. Действительно, этот вывод подтверждается результатами исследований кинетики массопередачи [17, 18, 28]. [c.384]

Обычные значения коэффициентов массопередачи лежат в пределах 10 —10 см/с, что соответствует общему сопротивлению 100—1000 с/см. Химическая гетерогенная реакция первого или псевдопервого порядка, обратное значение константы скорости которой сравнимо с значением этого сопротивления, будет оказывать ощутимое влияние на скорость экстракции. Такую реакцию обычно называют медленной, понимая под этим лишь сравнимость времени релаксации химического и диффузионного процессов. В кинетике гомогенных химических реакций принято условно делить все реакции на быстрые и медленные. Гомогенные реакции первого порядка, имеющие константу скорости выше 10 с , считаются быстрыми для их исследования требуются специальные методы, отличающиеся от традиционных [70]. [c.391]

В последние годы изучению кинетики экстракционных процессов уделяется все больше внимания. Важность этих исследований заключается не только в определении путей интенсификации процесса экстракции, но в большей степени в получении информации о механизме химических реакций, сопровождающих массопередачу, а также в возможности использовать кинетические факторы для разделения методом экстракции близких по свойствам элементов. [c.200]

В случаях массопередачи с поверхностными реакциями образование СМБ радикальным образом влияет на кинетику. Видимо, впервые это продемонстрировано на примерах экстракции циркония (гафния) из различных водных растворов в алкилфосфорные кислоты [61—63, 86]. Массообмен в диффузионных ячейках с перемешиванием характеризуется в этих и подобных случаях следующими особенностями [c.183]

Описанию кинетики массопередачи при экстракции в колоннах с перфорированными тарелками при лимитирующем диффу- [c.275]

Последним доказательством применимости уравнений химической кинетики должно являться в нашем случае более сильное влияние температуры на величины коэффициентов массопередачи, по сравнению с соответствующей зависимостью Для диффузионной кинетики. Поставленные опыты по определению коэффициентов массопередачи при различных температурах показали, что значение энергии активации колеблется в пределах 0,7—8,0 ккал. Такие значения очень малы, и это, казалось, противоречит представлению о том, что катионообменная экстракция определяется медленной химической реакцией. Однако не следует забывать, что в гетерогенных процессах действующие вещества разобщены. Поэтому химическая реакция протекает в очень небольшой области, расположенной вблизи границы раздела фаз, и реализация удачных столкновений молекул осуществляется только в одном направлении — в сторону другой фазы. В гомогенных же процессах активные молекулы могут гораздо быстрее вступить во взаимодействие по всему объему фазы, двигаясь в любом направлении. Таким образом, медленность химических реакций определяется не природой действующих веществ, а условиями, в которых она протекает. [c.95]

Четвертый выпуск сборника содержит краткие сообщения о научно-исследовательских работах, выполненных в СССР в 1967 г. в области массообменных процессов химической технологии. Эти работы посвящены общим вопросам теории массопередачи, кинетике массообмена отдельных технологических процессов в системах газ — жидкость и жидкость — жидкость (абсорбция, ректификация, молекулярная дистилляция, дистилляция в токе водяного пара, жидкостная экстракция), газ — твердая фаза и жидкость — твердая фаза (сушка, адсорбция, ионообмен, экстрагирование, кристаллизация), а также кинетике процессов, осложненных химическими реакциями. В отдельной главе рассмотрены методы расчета оптимизации и моделирования массообменных процессов. [c.2]

Сборник состоит из шести глав. В первые четыре главы вошли сообщения о работах по общей теории массопередачи и кинетике массообмена отдельных технологических процессов (абсорбция, ректификация, молекулярная дистилляция, дистилляция в токе водяного пара, жидкостная экстракция, сушка, адсорбция, ионообмен, кристаллизация, хемосорбция, катализ и др.). Пятая и шестая главы сборника посвящены исследованиям массообменной аппаратуры и методам расчета, оптимизации и моделирования процессов. [c.3]

На совещании обсуждались успехи, достигнутые в развитии теории жидкостной экстракции и промышленном освоении экстракционной техники. Большое внимание уделялось вопросам фазового равновесия, химической кинетики, массопередачи и гидродинамики в экстракционной аппаратуре, методам расчета новых конструкций экстракторов, моделированию и оптимизации экстракционных процессов, а также разработке алгоритмов управления технологическими установками. Статьи, включенные в данный сборник, посвящены этому многообразию проблем экстракции в системе жидкость — жидкость. [c.6]

Скорость большинства экстракционных процессов определяется массопередачей, т. е. эти процессы протекают в диффузионной области. Однако возможны случаи, когда общая скорость процесса экстракции определяется скоростью его химической стадии (процесс протекает в кинетической области). Изучение кинетики химической стадии процесса экстракции позволяет получить более ясное представление о механизме химического взаимодействия реагирующих веществ и приблизиться к решению вопроса о том, в какой фазе образуется экстрагируемое соединение. [c.202]

В сборнике дано краткое содержание около 200 научно-исследовательских работ по массообменным процессам химической технологии, выполненных в СССР в 1965 г., но еще не опубликованных в печати. Эти работы посвящены общим вопросам теории и расчетной практики процессов массопередачи, гидродинамике и кинетике массообмена отдельных технологических процессов в системах газ — жидкость и жидкость — жидкость (абсорбция, ректификация, молекулярная дистилляция, дистилляция в токе водяного пара, жидкостная экстракция), газ —твердая фаза и жидкость — твердая фаза (сушка, адсорбция, экстрагирование кристаллизация), а также процессов, осложненных химической реакцией. [c.2]

В настоящем сборнике приведены в аннотационной форме сообщения о 188 работах, выполненных в 1965 г., но еще не опубликованных. В сборник вошли работы по общей теории процессов массопередачи, гидродинамике и кинетике массообмена отдельных технологических процессов (абсорбция, ректификация, молекулярная дистилляция, дистилляция в токе водяного пара, экстракция, сушка, адсорбция, кристаллизация, хемосорбция, катализ и др.), а также по методам их расчета. Конечно, здесь нашли отражение далеко не все исследования, выполненные в разных научных учреждениях нашей страны по данной проблеме, а только те работы, которые были своевременно представлены в редакцию сборника. К сожалению, в этот выпуск не удалось включить аннотации группы работ, представленных на Всесоюзную конференцию по ректификации (Баку, 1966). Их опубликование намечается в следующем выпуске. [c.3]

Кинетика многих промышленных процессов разделения зависит от массопередачи между газом и жидкостью, между газом или жидкостью и твердым телом или между двумя жидкостями. Сюда относятся ректификация, абсорбция газов, жидкостная экстракция, адсорбция, парциальная конденсация и ионный обмен. Сушку, увлажнение, удаление влаги из газов, водяное охлаждение также можно было бы отнести к процессам фракционирования, связанным с массопередачей. Гетерогенный катализ предполагает наличие массопередачи реагентов и продуктов взаимодействия к поверхности и от поверхности твердого тела, на которой происходит химическая реакция. В промышленности успешно используются многочисленные типы массообменных аппаратов. В большинстве случаев каждый тип предназначается для конкретного применения и не поставляется как насосы и воздуходувки. Цель проектировщика заключается в том, чтобы найти правильный экономический баланс между капиталовложениями и эксплуатационными затратами, поскольку одно обычно возрастает с уменьшением другого. [c.609]

Рассмотрены практическое и теоретическое значения исследования скорости экстракции. Разобраны различные характеристики скорости экстракции — изменение концентрации коэффициента распределения, степени извлечения со временем. Подробно рассмотрен простейший случай исследования кинетики реакции при экстракции — исследование в кинетической области для достаточно медленных реакций равновесные и неравновесные отношения концентраций в системе для процесса в кинетической области, определение фазы, в которой происходит реакция, уравнения для скорости экстракции. Проанализирован процесс межфазной молекулярной диффузии, в том числе проблемы поверхностных реакций (поверхностное сопротивление) и реакций в объеме одной из фаз при молекулярной диффузии. Рассмотрены условия исследования в смешанной области, уравнения массопередачи для смешанной и промежуточной (нестационарной) областей. [c.282]

Книга Последние достижения в области жидкостной экстракции под редакцией К. Хансона, изданная в 1971 г., представляет собой обзор важнейших работ по теории и практике экстракции, выполненных главным образом за последние годы, в котором процесс экстракции рассматривается во всем его многообразии. Отдельные главы посвящены химии экстракционных процессов, массопередаче, в том числе массопередаче, осложненной химической реакцией, явлениям на границе раздела фаз, коалесценции капель, типовому промышленному оборудованию и его расчету и т. д. По рекомендации Научного совета по теоретическим основам химической технологии мы опустили при переводе некоторые главы из книги (например, Функции отклика и контроль за экстракционными процессами , Одновременная тепло- и массонередача и Теплопередача при прямом контакте жидкость — жидкость ). В то же время мы сочли необходимым дополнить русский текст книги главой Кинетика экстракции в системе электролит — неэлектролит , учитывая развитие этого направления- у нас в стране и за рубежом и его перспективы для выяснения тонкого механизма экстракции и интенсификации экстракционных процессов. [c.9]

Ускоряющее влияние реакций связывания переносимого компонента в извлекающей фазе на кинетику его массопередачи вначале было доказано исследованиями в области хемосорбции труднорастворимых газов [2—4]. Разработанные при этом теории в дальнейшем без существенных изменений были перенесены на процессы экстракции с химическими реакциями [6, 117, 118, 152, 153]. В частности. Шарма [118], используя теорию хемосорбции Данквертса [156 — 158], обсудил влияние необратимой реакции второго порядка в извлекающей фазе на скорость массопередачи вещества при экстракции. Еще раньше Раал и Джонсон [152] вывели уравнение скоростп экстракции при наличии обратимой реакции димеризации экстрагируемого вещества в органической фазе, а Оландер учел обратимые реакции сольватации [151 ] и димеризации [153]. [c.381]

Гораздо больше работ посвящено кинетике экстракции и реэкстракции в системах с участием нейтральных алкилфосфатов. Одной из первых работ, по-видимому, является работа Хана [71], который изучал перенос уранилнитрата между водными растворами и растворами ТБФ в диффузионной ячейке без перемешивания. Сопротивление границы раздела фаз не обнаружено. Однако несоответствие опытных и расчетных данных позволило ему сделать вывод, что возле границы раздела фаз возникает самопроизвольная конвекция, причиной которой является выделение тепла на межфазной границе. Тем не менее Пушленков и Щепетильников [130], изучая экстракцию уранилнитрата ТБФ в диффузионной ячейке с перемешиванием, обнаружили, что константа скорости экстракции (фактически следовало бы назвать ее общим коэффициентом массопередачи) в значительной степени зависит от температуры. Эффективная-энергия активации 9,5—И ккал/моль. Скорость массопередачи урана мало меняется при изменении скорости вращения мешалки в диапазоне 140—500 об/мин. Полученные результаты, по мнению авторов, указывают на существенный вклад химического процесса образования сольвата в общее сопротивление массопередаче. Показано, что при совместной экстракции 11 и Н Юз кислота экстрагируется сначала быстрее урана и затем происходит реэкстракция избыточной HNOз. [c.408]

При экстракции лантаноидов растворами Д2ЭГФК из азотнокислых сред во всех случаях достаточно 5 мин интенсивного перемешивания, чтобы было достигнуто равновесие [138]. Список элементов, экстрагируемых столь же быстро, можно была бы продолжить, однако, поскольку авторы обычно не указывают условия перзмешивания и удельную поверхность фазового контакта, ценность подобных сведений мала. Более того, подобные сведения могут привести к неправильному выводу, что в этом случае константы скорости гетерогенных реакций недоступны измерениям. Так, Бриск и Мак-Манамей [84], изучая кинетику экстракции меди, кобальта и никеля, которые быстро экстрагируются при эмульсионном режиме, показали, что поверхностная реакция все же вносит существенный и измеримый вклад в общее сопротивление массопередачи. Для доказательства этого они воспользовались методом изотопного обмена в диффузионных ячейках с перемешиванием. [c.413]

В работе [60] исследована кинетика экстракции НЫОз смесями ТБФ с ССЦ. Опыты проводили в аппарате с постоянными поверхностями раздела фаз. Равновесие при распределении кислоты характеризовалось приведенным ранее уравнением /С= = Сор/с1р (С°—Сор), поэтому интегральная форма уравнения массопередачи с постоянным общим аналитическим коэффициентом массопередачи более сложная, чем в случае уравнения Оландера. Интегрируя уравнение массопередачи с постоянным коэффициентом массопередачи, получаем [c.71]

При исследовании кинетики экстракции зависимость скорости или аналитического коэффициента массопередачи от концентрации компонентов необходимо определить режим, состав и концентрацию соединений, переходящие из одной фазы в другую, скорость превращения каждого соединения (например, комплексного иона) в другое, изменение их кон-ц 1траций в процессе массопередачи. Без подобного исследования нельзя выяснить механизм процесса, объяснить зависимость аналитических коэффициентов массопередачи, а следовательно, и зависимость скорости экстракции от условий ее осуществления. [c.76]

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]

Наибольшее число экспериментальных данных по изучению. кинетики экстракции накоплено с использованием методики осаждения или всплывания единичных капель. На основании анализа большого массива эиапериментальных данных и с привлечением модельных представлений О механизме массопередачи при обтекании капли сплошной фазой различными авторами (получены (полуэмпирические соотношения для определения коэффициентов массопередачи по сплошной и дисперсной кд фазам для капель, ведущих себя как твердые шары (молекулярная диффузия в капле) и для капель с внутренней циркуляцией (турбулентная диффузия в капле). Эти выражения общеизвестны, подробно (проанализированы в литературе [142, 260] и широко используются в практике расчетов процесса экстракции [274—277]. Наименее изученным остается вопрос [c.157]

В главе 1 рассмотрено движение однородных потоков, основывающееся главным образом на законах классической механики жидкостей, в главе II — движение неоднородных потоков, причем особое внимание уделяется новейшим экспериментальным данным. Глава III посвящена процессам, основанным на законах классической термодинамики, в частности связанным с понятием необратимости. В главе IV изложены законы теплопередачи. В главе V описаны процессы, в основе которых лежат законы межфазного многокомпонентного равновесия, т. е. законы физической химии, в главе VI — многоступенчатые процессы (ректификация, абсорбция, жидкостная экстракция), объединяемые общим расчетным методом. Процессы, сущностью которых является кинетика массопередачи, рассмотрены в главе VII, процессы одновременной тепло-и массопередачи, которые имеют место при сушке газов и твердых тел, — в главе VIII. Глава IX посвящена техническим проблемам химических реакторов. [c.8]

В тех случаях, когда экстракция происходит в результате комплексообразования между растворенным веществом и экстрагентом, общая скорость процесса может определяться как скоростью массопередачи между фазами, так и кинетикой реакции комплексообразования. Массонередача, сопровождаемая химической реакцией, детально обсуждается в главе 9. [c.20]

Основные научные исследования относятся к химии редких металлов, Разработал теоретические основы и технологию разделения, а также прецизионной очистки циркония и гафния. Установил существование устойчивых многоядерных соединений циркония. Разработал новые методы изучения нестационарной массопередачи в процессах экстракции, обеспечивающие измерение констант скорости поверхностных реакций и определение механизма поверхностных явлений, Развил кинетику химических реакций извлечения и явлений, сопровождающих эти реакции на границе раздела фаз. В соавторстве с сотрудниками издал учебник Технология редких металлов в атомной технике (1974). Основал одну из научных школ по кинетнке экстракционных процессов, [c.602]

Основу метода составляют два главных принципа 1) исследования кинетики проводятся в неперемешиваемых системах, так как при этом имеется возможность строго описать транспорт веществ в фазах 2) кинетика переноса исследуется вплоть до весьма малых значений времени контактирования фаз, что достигается регистрацией одновременно двух кинетических кривых, относящихся к одному и тому же процессу, но снятых в разных временных интервалах (О—2 и О—1000 с). Это дает возможность идентифицировать тип химических реакций, сопровождающих массопередачу с высокой точностью определить значение начальной скорости экстракции и затем рассчитать эффективную константу скорости поверхностного процесса найти коэффициенты диффузии веществ в фазах проводить зондирование весьма тонких слоев возле границы раздела фаз. [c.189]

С помощью описанных методов к настоящему времени накоплен обширный фактический материал, указывающий на то, что массопередача при экстракции неорганических веществ нейтральными, основными и кислыми (в том числе хела-тообразующими) агентами сопровождается рядом межфазных явлений, весьма существенно влияющих на кинетику диффузионного переноса. Речь идет прежде всего о поверхностных химических реакциях, возможность протекания которых учитывается еще не всегда [108, 109]. [c.190]

Во всех руководствах по процессам и аппаратам абсорбции VI экстракции до настоящего времени рассматривалась лишь кинетика простой однокомпонентной экстракции (абсорбции), когда скорость диспергированной фазы по высоте колонны и объемный коэффициент массопередачи можно считать постоянными и продольное перемешивание отсутствует. Лишь в самое последнее время в периодической литературе были опубликованы работы, в которых сделана попытка учесть продольное перемешивание. [c.55]

Формула (10) применима при Р,е<1, т. е. для капель < малых размеров, что снижает ее практическую ценность. Изучение движения капель и экстракции кз (цвдельр капель с целью вывода уравнения для расчета коэффициентов массопередачи было проведено Н. И. Смирновым с сотр. " 52. А. < . Лилеева изучала массопередачу при ра личных скоростях движения фаз различных размерах капе в системах бензол—уксусная кислота—вода и бензол—м лякая кислота—вода. Поскольку при движении капли из нее непрерывно экстрагируется растворенное вещество и соответственно изменяется скорость капли во времени, для обработки результатов было сделано допущение, что капля неподвижна, а движение сплоишой фазы—неустановившееся. Это дало возможность применить уравнение Навье— Стокса и уравнение неразрывности потока совместно с урав-нения ли кинетики растворения и конвективной диффузии. Решение системы дифференциальных уравнений с учетом начальных и краевых з словий привело к следующему критериальному уравнению для определения коэффициента массопередачи [c.137]

При расчете (процесса экстракции по равновесным (ступеням всегда остается открытым вопр01С о реальной высоте аппарата,, обеспечивающей найденное число равновесных ступеней. Высота аппарата определяется через значение ВЭТТ, совокупно учитывающее кинетику массопередачи и гидродинамическую обстановку. в аппарате. [c.168]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология