24.Экстракционные установки и аппараты.

Установки жидкостной экстракции применяются для очистки СВ, содержащие фенолы, масла,органические кислоты, илны металлов. Процесс состоит в извлечении одного или нескольких компонентов экстрагента, обладающим ограниченной взаимной растворимостью, либо 2-мя несмешивающимися растворителями, каждый из которых преимущественно растворяет разные компоненты. В качестве экстрагентов используются орг.растворители(бензол, тетрахлоридметан, бутилацетат). Экстракция основана на распределении загрязняющего вещества в смеси двух взаимно нерастворимых жидкостей, соотвественно растворимости загрязняющего вещества в этих жидкостях. Метод экстракции позволяет выделить такие в-ва, которые другими методам невозможно выделить. Недостатки: экстрогент может создавать в СВ вторичные загрязнения. В этих установках успользуются смесь образующих одну фазу, экстрогент- другую. Одна из этих фаз сплошная, другая дисперсная, распределённая в первой фазе в виде капель. Отношение взаимноуравновешенных концентраций в двух несмешивающихся или слабосмешивающихся растворителях является постоянной

Это коэффициент распределения: К_р=C_э/C_ст~const

C_э-это концентрация экстрагируемого в-ва в экстрагенте, C_ст- это концентрация экстрагируемого в-ва в СВ [кг/м³] .Коэффициент распределения зависит от температуры экстракции, от наличия различных примесей в СВ и эктрогенте. После достижения равновесия конц экстрагируемового в-ва в экстрогенте больше чем в СВ. Сконцентрированное в экстрагенте в-во может быть выделено из растворителя и утилизировано. Экстрагент после этого вновь используется в процессе очистки.

Метод экстракционной очистки целесообразен при значительной концентрации органических примесей или при высокой стоимости извлекаемого в-ва. Для большинства в-в применение экстракции рационально при концентрации извлекаемых в-в в 2г/л. И больше . Методы экстрагирования по схемам контакта делят на ступенчато-противоточные, непрерывно-противоточные, перекрёстно точные. Прямоток в процессах экстракции неприменим.Для очистки СВ применяют противоточные и непрерывно-противоточные методы экстракции. При ступенчато-противоточной экстракции каждая ступень включает перемешивающее устройство для смешения, отстойник для их разделения. СВ и экстрагент движутся на встречу друг другу, экстракт последней степени с водной фазой предыдущей ступени. Смеситель обеспечивает максимальную степень диспергирования экстракта в воде, при этом должно исключаться образование, которое препятствует разделению фаз.

Конечная концентрация экстрагируемого в-ва : C_к.= С_н/(1+bKp)ⁿ

С_н - начальная концентрация экстрагируемого вещества, n-число ступеней экстракции, b-удельный расход [b=W/nQ] Q-количество СВ, подвергающиеся экстракции W-общий объем экстрагента

Ступенчато-противоточная экстракция бывает периодической при малых расходах СВ. при непрерывно-противоточной экстракции вода и экстрагент движутся навстречу друг другу в одном аппарате, который обеспечивает диспергирование экстрагента в воде, при этом примеси СВ непрерывно переходит в экстрагент. Если плотность обрабатываемой СВ больше плотности экстрагента, то вода вводится в колонну экстракции сверху, а экстракт снизу. При обратном соотношении меняется ввод потоков в колонну.процесс экстракции в промышленных условиях сочетается с процессом регенерации растворителя, с целью повторного использования. Выбор метода регенерации зависит от содержащиеся в экстрагенте веществ. Обычная экстракционная установка включает в себя подготовку СВ, период экстракции (отстойники, фильтры) дальше идет экстракция, включает в себя экстракционную колонну и регенарацию экстрагента, или ректификационную колонну. При расчете экстракционной установки определяют число ступеней и конструкциооные размеры. Расчет процессов экстракции основан на совместном решении уравнении материального баланса и уравнений фазового равновесия.

Уравнения материального баланса: F+S=R+E

F-массовое количество исходного раствора, R-массовое количество рафината, E-массовое количество экстрагента, S-массовое количество экстракта

Общая эффективность экстрактора=отношение теоретических ступеней экстракции к числу действующих ступеней.