Принципиальные схемы процесса экстракции
В химических производствах применяются следующие схемы экстракции: однократная экстракция, многократная экстракция с перекрестным током растворителя, многократная экстракция с противотоком растворителя, непрерывная противоточная экстракция, ступенчатая противоточная экстракция. Однократная экстракция может быть проведена периодическим или непрерывным способом. Схема процесса периодической экстракции приведена на рис. 4.2,а. В аппарат с мешалкой загружается исходный раствор Для расслаивания фаз часто используют особые отстойники (рис. 4.2, б). В таких случаях процесс однократной экстракции можно проводить непрерывным способом. При взаимной нерастворимости фаз процесс однократной экстракции может быть изображен в координатах
Рис. 4.2. Схема процесса однократной экстракции: а) периодический способ; б) непрерывный способ
По диаграмме могут быть найдены составы рафината и экстракта при различных соотношениях загрузок. Если при увеличении количества растворителя можно получить рафинат любой степени чистоты, то предельное насыщение экстракта определится точкой
Рис. 4.3. Процесс однократной экстракции в диаграмме
Эффективность процесса однократной экстракции невелика и поэтому широкого распространения в промышленности этот способ не получил. Эффективность процесса может быть увеличена, если ее проводить многократно, используя свежие порции экстрагента для обработки одной и той же порции исходного раствора. Такой способ проведения процесса получил название многократной экстракции с перекрестным током экстрагента. Из первой ступени однократной экстракции исходного раствора Процесс многократной экстракции можно провести периодическим способом в одном аппарате с мешалкой. Для этого одну и ту же порцию исходного раствора обрабатывают несколькими порциями растворителя, каждый раз смешивая, расслаивая и выводя порцию экстракта из одного и того же аппарата. При взаимной нерастворимости фаз процесс многократной экстракции с перекрестным током растворителя может быть представлен в диаграмме Недостатком способа являются большой расход свежего растворителя и его недостаточное насыщение в ступенях экстракции. Эти недостатки могут быть устранены, если использовать противоточное движение рафината и экстракта при многократной эктсракции. Многократная экстракция с противотоком растворителя. Исходный раствор самотеком перетекает из ступени в ступень, передавая распределяемый компонент эстрагенту. В каждой ступени осуществляется однократная экстракция очищенного рафината более свежим противоточно движущимся растворителем. В последней ступени рафинат контактирует со свежим растворителем
Рис. 4.4. Процесс многократной экстракции в диаграмме
Противоток растворителя от последней ступени к первой (по току рафината) осуществляется насосами. На первой ступени насыщенный распределяемым веществом растворитель контактирует с исходным раствором Непрерывная противоточная экстракция. Схема непрерывной противоточной экстракции приведена на рис. 4.5, а. Исходный раствор непрерывно стекает вниз, отдавая распределяемое вещество движущемуся противотоком экстракту. Такой процесс может быть осуществлен в насадочных или распылительных колоннах. При взаимной нерастворимости фаз процесс противоточной экстракции представлен на рис. 4.5, б.
а) б)
Рис. 4.5. Непрерывная противоточная экстракция: а) схема процесса; б) изображение процесса в диаграмме
Ступенчатая противоточная экстракция проводится в колонном тарельчатом экстракторе. Процесс, проводимый по данной схеме (рис. 4.6), отличается тем, что состав сплошной фазы при переходе от ступени к ступени меняется скачкообразно, а состав дисперсной фазы по высоте аппарата – непрерывно. При взаимной нерастворимости фаз процесс ступенчатой противоточной экстракции по всему аппарату может быть представлен на диаграмме
Рис. 4.6. Схема и изображение ступенчатой противоточной экстракции в диаграмме
|