Испытание экстракционной установки

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4.

ИСПЫТАНИЕ ЭКСТРАКЦИОННОЙ УСТАНОВКИ

Цель работы ‒ ознакомление с работой противоточной экстракционной установки, экспериментальное определение объемного коэффициента массопередачи   Kyv и высоты единицы переноса.

Общие вопросы. Экстракцией в широком смысле называются процессы разделения, основанные на извлечении одного или нескольких компонентов из растворов или твердых тел с помощью избирательных растворителей (экстрагентов). При взаимодействии с экстрагентом в нем хорошо растворяются только извлекаемые компоненты.

[pic 1]

При частичной растворимости фаз каждая из фаз при экстракции будет представлять собой трехкомпонентный раствор. Для таких систем (К=3, Ф=2), по правилу фаз число степеней свободы равно трем (С=3). Составы таких трехкомпонентных фаз удобно представить в треугольной диаграмме (рис 10.1). Вершины равностороннего треугольника L, G и М обозначают чистые компоненты: растворитель исходного раствора L, экстрагент G и распределяемое вещество М. Каждая точка на сторонах LM, MG и GL соответствует составу двухкомпонентных растворов. Каждая точка внутри диаграммы выражает состав трехкомпонентного раствора. Точка N характеризует тройную смесь состоящую из 20% растворителя L, 50% растворителя G и 30% распределяемого вещества М.

[pic 2]

Методы экстракции

При экстракции неорганических веществ обычно извлекают одно или более веществ одним экстрагентом. При разделении экстракции смесей органических веществ различают:

1. экстракция одним экстрагентом, система, состоящая минимум из 3 компонентов (2 разделяемых компонента и экстрагент);
2. экстракция двумя экстрагентами (фракционная экстракция) в системах, состоящих минимум из 4 компонентов (2 экстрагента не смешивающихся и 2 компонента исходного раствора).

В зависимости от числа ступеней различают: одноступенчатую, многоступенчатую экстракции (при перекрестном токе, противоточные, противоточное с флегмой, с двумя экстрагентами).

Устройство экстракционных аппаратов

По виду контакта различают: ступенчатые (смесительно-отстойные) и дифференциально-контактные массообменные аппараты, в которых изменение состава фаз приближается к непрерывному. И в зависимости от разделения фаз в поле сил тяжести экстракторы делят на: под действием разности удельных весов фаз – гравитационные экстракторы и центробежные экстракторы.

Дифференциально-контактные экстракторы: гравитационные экстракторы без подвода внешней энергии (распылительные колонны, полочные колонны, и насадочные и ситчатые), а с подводом внешней энергии это роторно-дисковые экстракторы и другие колонные экстракторы с мешалками, а также пульсационные экстракторы.

Материальный баланс экстрактора. При полной взаимной нерастворимости первичного А и вторичного С растворителей каждый из них присутствует-только в одной фазе. В этом случае (рисунок 4.2) переменные по высоте аппарата составы фаз характеризуют относительными массовыми долями, а расходы фаз ‒ количествами их неизменной составляющей (А или С).

Составы фаз X и Y связаны друг с другом уравнением рабочей линии. Этой линии принадлежат и точки P(YS, XR) и Q(YE, XF), отвечающие соответственно низу и верху аппарата (рисунок 4.3). При полной взаимной нерастворимости первичного и вторичного растворителей (A и С) рабочая линия процесса экстракции в координатах Y‒X ‒ прямая линия. Ее уравнение может быть записано в форме:

[pic 3][pic 4] .                                                                          (4.1)

[pic 5]

Рисунок 4.2-Схема процесса противоточной экстракции