Многоступенчатая прямоточная экстракция

Она применяется для лучшего выделения целевого компонента, при этом происходит многократная промывка исходного раствора растворителем. Если при этом каждый раз используется порция свежего растворителя, то экстракция называется прямоточной. Она состоит из повторяющихся несколько раз одноступенчатых операций.

Технологическая схема:

C₁C₂C₃C_n

S R₁R₂ …… R_n-₁R_n

E₁ E₂ E₃E_n

С₁, С₂, …С_n – растворители (экстрагент);

S – исходный раствор;

Е₁, Е₂, … Е_n – экстракт; R₁, R₂, … R_n – рафинат;

1, 2, … n – аппараты, где идёт перемешивание и расслоение жидкостей.

Составы и количества отдельных продуктов будем определять исходя из предположения, что каждое смешение достаточно продолжительно и между фазами устанавливается равновесие. Воспользуемся треугольной диаграммой.

Исходный раствор (т. S) и первая порция растворителя С₁ дают смесь состава М₁. Конода, проходящая через эту точку, определяет составы рафината R₁ и экстракта Е₁. Положение точки М₁ можно определить по правилу рычага:

G_C1*CМ₁ = G_S*SM₁;

количество рафината в первой ступени R1 определяется из уравнения

G_R1*R₁M₁ = G_E1*M₁E₁;

G_R1/G_E1 = M₁E₁/R₁M₁;

G_R1/(G_E1 + G_R1) = ME₁/(R₁M₁ + M₁E₁);

С_R1 = G_M1*ME₁/R₁E₁

т.к. G_R1 + G_E1 = G_M1 = G_S + G_C1, то G_R1 = (G_S + G_C1)*E₁M₁/R₁E₁. Аналогично:

G_E1 = (G_S +G_C1)*R₁M₁/R₁E₁

Операция смешения и отстаивания на второй ступени представляется точкой М₂, лежащей на R₁C. Положение точки М₂ зависит от количества растворителя С₂, поданного на вторую ступень. Составы рафината R₂ и экстракта Е₂лежат на коноде, проходящей через точку М₂. Аналогично первой ступени могут быть определены

G_R2= (G_R1 + G_C2)*E₂M₂/R₂E₂

G_E2 = (G_R1 + G_C2)*R₂M₂/R₂E₂

и C_E2 = (G_R1 + G_C2)*R₂M₂/R₂E₂. .

Положение точки М₃, … М_n рассчитывается аналогичным образом с учётом суммарного количества смеси, подающейся на ступень.

Для осуществления процессов экстрагирования используются (виды экстракторов):

1. Смесительно-отстойные экстракторы. Наиболее распространены смесители типа аппаратов с мешалкой, инжекторные, диафрагменные, центробежные насосы.

2. Колонные экстракторы: а) распылительные экстракторы; б) насадочные экстракторы; в) экстракторы с ситчатыми тарелками; г) колонные экстракторы с механическим перемешиванием фаз (роторно-дисковый экстрактор); д) пульсационные экстракторы; е) центробежные экстракторы.

Массопередача в системах с твердой фазой

Массопередача в системах с твердой фазой состоит из двух стадий – процесса перемещения вещества внутри тела (называется массопроводностью) и массоотдачи от поверхности твердого тела в поток жидкости (газа, пара). К процессам массопередачи с твердой фазой относятся адсорбция, сушка, выщелачивание.

Кинетика массопроводности

Кинетика массопроводности описывается законом: - количество вещества, переместившегося в твердом теле за счет массопроводности прямопропорционально градиенту концентрации, площади ┴ направлению потока вещества и времени. К - коэффициент массопроводности ( ). Процесс переноса вещества внутри твердого тела описывается диффузионным уравнением массопроводности ;

К– не является постоянной величиной, зависит от природы процесса (адсорбция, сушки), от структуры пористого тела, определяется экспериментально.