Равновесие в процессе экстракции

Свойства треугольной диаграммы

Треугольник равносторонний. Вершины соответствуют чистым компонентам А – 100 %, В – 100 %, С – 100 %. Точки на сторонах треугольника (F) – соответствует двухкомпонентным, а внутри треугольника (М) – трехкомпонентным смесям. Чтобы найти концентрацию данного компонента в 3-х компонентной смеси нужно: через точку внутри треугольника провести прямую, параллельную противоположной стороне, и отсчитать концентрацию от противоположной вершины по любой стороне треугольника.

.

2. Для прямой, проходящей через вершину, например ВD,

. Отношение концентраций 2-х других компонентов есть величина постоянная. Движение от точки D к вершине В равнозначно разбавлению смеси 2-х компонентов А и С компонентом В. Состав смеси изменяется, а соотношение компонентов остается прежним. Движение в обратном направлении по прямой, проходящей через

вершину, равнозначно удалению компонента В из смеси.

3. Правило рычага(основное для расчетов экстракции).

, [кг, кг/с]. Концентрация компонента А в смеси , , . Баланс по компоненту А: ; ; ; . Из подобия треугольников RMD и REF следует, что .

Правило рычага: при смешении 2-х жидкостей, количества и составы которых известны, для того, чтобы определить состав смеси М нужно точки, характеризующие составы жидкостей, соединить прямой линией и разделить ее на отрезки, обратно пропорциональные количествам смешиваемых жидкостей.

Следствие из правила: ; .

4. Если разности количеств нескольких пар растворов равны одной и той же величине, то прямые, проведенные через точки составов этих растворов, пересекаются в одном месте (в точке Р) – это правило используется при расчете противоточной экстракции.
; ;   ; ;   ; .

Равновесие в процессе экстракции

Бинодальная кривая (равновесная, кривая распределения) отделяет гомогенную область над ней от гетерогенной под кривой. Любая точка в гетерогенной зоне характеризует неустойчивую систему, которая существует только при перемешивании. Когда перемешивание прекращается, происходит расслаивание. При расслаивании образуются

экстрактные растворы Е и рафинатные R.

Хорошо растворимый компонент концентрируется в экстрактном растворе, а плохо растворимый в рафинатном.

Бинодальная кривая изменяется с изменением температуры. Взаимная растворимость компонентов с повышением температуры увеличивается, поэтому гетерогенная область уменьшается, и при достаточно высоких температурах (критическая температура) эта область может исчезнуть. Давление на равновесие при экстракции не влияет, т.к. жидкости не сжимаемы.

Для достижения равновесия необходимы: длительное и интенсивное перемешивание, и длительное разделение фаз при постоянстве температуры в объеме и во времени. Данные по равновесию представляют на графиках или в таблицах.

Бинодальную кривую строят по концам нод (R ₁, E ₁); (R ₂, E ₂); (R ₃, E ₃). Если имеется бинодальная кривая, то положение нод определено.