91. Материальный баланс однократной экстракции.

Рассмотрим одноступенчатую (однократную) экстракцию. Этот простейший метод заключается в том, что исходный раствор F и экстрагент S перемешивается в смесителе, после чего разделяется на два слоя: экстракт E и рафинат R:

F + S = E + R (4.5)

Здесь F,S – количество исходного раствора и экстрагента соответственно кг.

Рис. 4.7 Схема одноступенчатой экстракции: 1 – смеситель, 2 – отстойник (сепаратор).

Фазы, участвующие в жидкостной экстракции, обладают частичной взаимной растворимостью. Тогда система как минимум является трехкомпонентной. Для трехкомпонентной смеси используется треугольная диаграмма. Уравнение (4.5) можно переписать как:

F + S = N = R + E (4.6)

Рис. 4.8. К выводу уравнения материального баланса.

Выражение (4.6) позволяет представить материальный баланс на треугольной диаграмме как процесс смешения потоков F + S = N и затем разделения этой тройной смеси состава N на потоки R + E. По правилу рычага можно записать:

(4.7)

Тогда при заданной F находим необходимое значение S для процесса. Соотношение потоков Е и R находят по формуле

(4.8)

Материальный баланс компонентов А и В в потоках экстракта Е и рафината R с учетом рис.4.3 имеет вид:

(4.9)

Так как сумма концентраций всех трех компонентов А, В, С равна 100%, то матбаланс по компоненту С не нужен. Учитывая, что N = E + R получим:

Разделив одно на другое получим:

(4.10)

Уравнение (4.10) является уравнением прямой линии. По уравнениям (4.7) – (4.10) можно найти состав любого потока, если известны количества и состав трех остальных потоков.

92. Основные способы проведения жидкостной экстракции: однократная, многоступенчатая перекрестная, многократная противоточная и непрерывная противоточная.

Однократная (одноступенчатая) экстракция.

Простейшим способом проведения процесса экстракции является одноступенчатая экстракция (рис.4.7). Исходная смесь и экстрагент вводятся в смеситель 1, где происходит диспергирование и процесс массопередачи, а затем переходит в сепаратор 2, в котором разделяются на две фазы: рафинат и экстракт. Процесс может проводиться как непрерывно, так и периодически. Структура потоков в смесителе близка к МИС и выходящие из аппарата фазы экстракта и рафината находится в состоянии равновесия.

Многоступенчатая экстракция с перекрестным током растворителя.

Исходный раствор и соответствующие рафинаты обрабатывают порцией свежего экстрагента и и т. д. На каждой ступени экстракции, состоящей из смесителя и отстойника, причем рафинаты направляют последовательно в следующие ступени , а экстракты и и т. д. после каждой ступени выходят из колонны.

Рис. 4.9 Схема многократной экстракции с противоточным током растворителя

(1,2 … n – ступени).

По этому способу можно полностью извлечь из исходного раствора распределяемый компонент и получить чистый рафинат. Однако, неизбежны потери растворителя, содержащегося в исходном растворе, так как в каждой ступени происходит частичное удаление растворителя экстрактом.