Қарама-қарсы ағысты экстракциялау процесінің сызба-нұсқасы

Кіріспе[pic 1][pic 2]

Заттар қоспасынан бір немесе бірнеше компоненттерді сұйық еріткішпен (экстрагент) өңдеп, бөліп алу процесі экстракциялау деп аталады. Гомогенді сұйық қоспадан қандай да бір компонентті еріткішпен таңдап бөліп алу процесі сұйықтықты экстракция деп аталады.

Экстракциялау процесінің физикалық мәні – бөліп алатын заттың бір фазадан (сұйық немесе қатты) екінші экстрагент фазасына өтуі.

Химия өнеркәсібінде екі сұйықтық жүйелеріндегі экстракция процесі кеңінен тараған. Сұйықтық қоспаларын экстракциялау әдісімен бөлу төменгі температурада жүргізіледі. Бұл жағдай термиялық тұрақсыз компоненттер қоспасын бөлуге мүмкіндік береді. Сонымен бірге экстракциялау процесін ректификация әдісін қолдануға болмайтын жағдайда (азеотропты қоспаларды және қайнау температуралары жақын компоненттерді бөлуге) кеңінен қолданады.

Сұйықтықты экцстракция процесінде (1-сурет) бастапқы F қоспаны – біріншілей құрамында В еріген заты бар А еріткішті, S экстрагентпен – екіншілей C еріткішпен толық араластырады. Егер қайта қалпына келтірілген экстрагент қолданылса, онда мұндай экстрагенттің құрамында В компонентінің азғана мөлшері болады.

Экстрагент S[pic 3]

[pic 4]

(C + азғана В)        2[pic 5]

1

Бастапқы қоспа F (А+В)

Рафинат R        В компонент (А + азғана В)

1-сурет. Бір сатылы экстракция үдерісінің сызба-нұсқасы:

1 – экстрактор; 2 – экстрагентті қайта қалпына келтіру аппараты.

Екіншілей C еріткішті таңдауда бұл еріткіште мақсатты компоненттің В ерігіштігі біріншілей А еріткішке қарағанда анағұрлым жоғары болғандығын ескеріп таңдайды. Сонымен бірге біріншілей және екіншілей еріткіштердің өзара ерігіштігі тыз азғана болғандығын, ал түзілетін фазалар тығыздықтары бойынша біршама ерекшелінуі керектігін ескеру қажет.

Бастапқы F қоспаны S экстрагентпен қарқынды араластырғанда мақсатты өнім біріншілей еріткіштегі ерітінді құрамынан екіншілей еріткіш құрамындағы ерітіндіге өтеді. Бұдан кейін түзілген эмульсияны тұндыру немесе центрифугалау әдістерін қолданып екі фазаға бөледі. Бұл фазалардың біреуін – құрамында еріген мақсатты В компонент бар екіншілей C еріткішті экстракт деп атайды, ал екінші фазаны – В компонентінен босатылған біріншілей А еріткішті R рафинат деп атайды.

Бұдан ары қарай экстрагент құрамынан мақсатты В компонентті бөліп алады да, екіншілей C еріткішті қайта қалпына келтіреді.

Сұйықтықты экстракцияны іске асыру әдістері мен аппаратуралық өңделуі алуан түрлі. Қарама-қарсы ағынды экстракцияда бастапқы қоспа мен экстрагент экстракциялық бағанаға оның қарама-қарсы жақтарынан жіберіліп, бағана бойымен тығыздықтарының

2

ерекшеліктеріне байланысты бір-біріне қарама-қарсы бағытта жылжиды. Бағананың төменгі бөлігінен жеңілірек өнімді, ал жоғарғы бөлігінен неғұрлым ауырырақ өнімді жібереді. Экстрагент тығыздығы бастапқы қоспа тығыздығынан кіші жағдайды қарастырайық. Экстрагент (бағанаға төменгі бөлігінен жіберілген) бағана бойымен жоғары қарай жылжып, бастапқы қоспа құрамындағы еріген мақсатты компонентті өзіне тарта береді. Осының нәтижесінде түзілген экстракт бағананың жоғарғы бөлігінен шығарылады. Бастапқы қоспаның біріншілей еріткіші бағана бойымен төмен қарай жылжыған сайын мақсатты компоненттен босатылып, тазартылған біріншілей еріткіш – рафинат бағананың төменгі бөлігенен шығарылады. Сұйықтықтар қозғалысын осылай реттеу арқылы бағананың төменгі бөлігендегі біріншілей еріткіштегі экстракцияланатын заттың сұйытылған ерітіндісі жаңа экстрагентпен        өңделіп        отырылады.        Осының        нәтижесінде        рафинат        құрамынан экстракцияланатын компоненттің толық бөлінуі қамтамасыз етілінеді.