Никольский Б.П., Григоров О.Н., Позин М.Е. Справочник химика (Том 5) (1113399), страница 120
Текст из файла (страница 120)
29. Для расчета одной теоретической ступени экстрагнровзния должны быть галаны бинодалы!ая кривая с линиями сопряжения и состав сырья, Требуется определить расход экстрагентвр выход рафнната и экстракта н их состав. ХИ. ЭКСТРАГИРОВАНИИ ЖНЙКОСТНН расчет алноступенчатого экстрагиравамия иа треугольной диаграмме 30. Общий материальный баланс процесса однократного экстрагированпя: Мр Е+С )?+Е (ХП-16) лля составов Г, С и М: С М МС ЕМ ЕС Иэ этих соотношений находим расход чистого вкстрагента: С=Е=— ЕМ МС (ХП-17) количество рафината: МЕ )?= М— 1?Е (Х11-18) количество эистракта: Е = М вЂ” )? = М— Й~ ЕЕ (ХП-!9) Для определения концентрации компонента В е экстракте и рафииате после отганки экстрагеята С проводим два луча; одни через точки С н ?(, друюй через С и Е.
Точки на стороне АВ треугольника, получаемые при пересечении ее лучами С)? и СЕ, будут характеризовать составы рафииата (точка )?ооо) н экстракта (точка Е„з), освобожденных от экстрагента С. 32. Анализируя уравнение (ХП-!7), находим пределы, в которых мажет изменяться удельный расход экстрагентв. а) Если точка М переместится в точку Л!з, то ЕМг ( ЕМ и по уравнению (ХП-!7) расход С будет меньше; точка Ез покажет увеличение концентрации компояента В в экстракте; точка )?г покажет большую концентрацию компонента В в рафниате (Емкоо>Еооо и )?гоокк>??покк).
б) Если точка М переместится в точку Мк, лежащую на бииодальной кривой, то образуется лишь одни слой рафииата и выход экстракта станет равным нулю. Здесь М вЂ” количество смеси зкстрзгента и исходной смеси, кг; Š— количество исходной смеси„ кг; С вЂ” количество вторичного растворителя (экстрагента), кг; )? — количество рафината, кг; Š— количество экстракта, кг. Количества М, К С, (?.
Е представляют каждое в отдельности сумму компонентов А+В+С 31. На рис. ХП-9, а показано построение процесса одиоступенчвтою экстрагирования для случая, когда ии исходная смесь Е, нн конечные сосгавы экстракта Е н рафината )?оо не содержат экстрагента С, а из экстракта Е и рафината ?? отгоияется чистый экстрагент С. Точку, характеризующую состав исходной смеси Е, свединяют с тачкой С, характеризующей состав чистого экстрагента. ЕС вЂ” линия постоинного соотношения компонентов А и В.
Положение точки М зависит от количества экстрагента (см, п. 32). По правилу рычага (см. п. 1!. в), для точки М имеем: для сосчавов Й. Е и М СТУПВНЧАТОИ ЭКСТРАГИРОВАНИВ Положение точки Мк используется для нахожления минимального теоретического удельного расхода экстрагентв: ЕМг С„= Е— (ХП Ю) Для удобства дальнейших расчетов тачку Мь лежащую иа пересечении линии СГ с рафинатной ветвью бииодалыюй кривой, обозначим )?иоо с.
в) Если точка М переместится в точку Мь то зто приведет к увеличению удельного расхода' экстрагента н к снижению концентрации компонента В в экстракте и рафииате (Езооо ( Еооо и Ймкоо (?ккооо). г) Если точка М переместится в точку М,, лежащую иа бииодальной кривой, то образуется лишь один слой экстракта, выход рвфината будет равен нулю.
Положение точки Мо испальзуетси для нахождения максимального теоретического расхода экстрагеита: ЕМо Сизое = Е = М,С (ХП-21) С(=С„+С С =С'+С М =В+ С, М=-)?+Е ~"=!к.оя+ Ю (ХП 22) причем для каждого из ннх все точки лежат на олвой прямой, Количества конечных продуктов можно определить также, относя приведенные уравнения к одному из компонентов, например: )косо = )?— СЮ Е Пзоо Еоон = Е— СЕ Е СЕ Еооя Здесь х может выражать солержанив любого из компонентов А, В н С.
Подробнее о методике расчета см. (ХП-З). Точку Мк обозначим через Еоооо с. Сопоставляя ряд практически возможных вариантов расчета (например, варианты, соответствующие точкам Мз, М и Мз), можно уставовить экономически оптимальные условия экстрагироввиия. 33. Нз рис. ХП-9, б показано построение процесса одноступенчатаго экстрагнровання для случая, когда исходная смесь и конечные составы экстракта Е и рафннвта )?оо содержат вебольшае количество экстрагента С (точки Е, Е оо н ??ооо соответственяо), а из экстракта Е н рафината )? отгоияются рвстворнтели Сь и Ся, содержащие некоторое ноличество компонентов А и В (точки Ся и Ся). 34.
МатериаЛьный баланс в этом случае (по общему количеству А+В+С) выражается уравнениями ХН. ЭКСТРАГИРОВАНИЕ ЖИДКОСТЕИ (ХП-24) '4 у сл % 1Ъ- О Х, Лг В/лгл 5рагрииагэг Рнс. ХП-10. Одноступенчатое зкстрагирование на прямоугольной диаграмме в координатах у' — х'. Прямоугольная диаграмма может быть использована для исследования влияния расхода экстрагента на составы экстракта и рафината. Например, при увеличении расхода С уменьшается !да, уменьшаются получаемые прн этом значения х' и рю (треугольник аЫ), при уменьшении расхода С увеличиваются значения хт и у' (треугольник агпп).
Так же можно определить, при каком расходе С будет достигнуто задан. ное значение х'. Для этого из точки х' проводят вертикаль до пересечения с — -т кРивой Равновесна в точке Ь, полУченнУю точкУ Ь соединЯют с точкой хн, Узя Ьс ас определяют !да = = и затем находят С= А =- ос Ьс Зялчеяяя коорллялт см.
я. 2З. 75(! Расчет одиоступенчатого экстрагирования на прямоугольной диаграмме я у — х 35. Количество первичного растворителя А в исходной смеси определяют по формуле: ) . Р" — ".,) м" (ХП-23) я * „„, „„„„, с,, я: (100 — р ) С=В нз Ггг(нли кг)сек) 100 Здесь х — концентрация экстрагируемого компонента В в исходной сме- ВР си р, масс.тя; у — концентрация компонента В в экстракте и в экстрагеи- вз те 8, масс."тя.. Ж Материальный баланс по экстрагируемому компоненту В: С ~~~ уз) А Гхг~ х') (ХП-25) Здесь у и рз — концентрация компонента В в экстракте и в зкстрагенте, -à — Ф кг гкстрагирремого компонента В)кг экстрагенга С; хн н Х вЂ” канцентрацня зкстрагируемого компонента В в исходной смеси и в рафниате, кг экс- 1 трагиругмого колиюнента В)кг пер- на ц 5 еичного растеорителя А.
Нрп 37. На рис. ХП-!О точка а с ко05ес Г Г 5Я ордииатами хн и уэ характеризует встречные концентрации в исходной рп смеси и экстрагенте; точка Ь с ко- д ордиизтами х' и у' характеризует 'С равновесные составы двух образовав- шихся фвз — рафината н экстракта. с л а 38. Из рнс. ХП-!О или из урав- нения (ХП-25] определяется тангенс х' х' угла ианлона рабочей линии: А у — рз Ьс (па= — =,, = — (ХП-25) С хн — х' со СТУПЕНЧАТОЕ ЭКСТРАГИРОВАНИЕ Расчет одноступенчатого экстрагирования нв, прямоугольной диаграмме * Х вЂ” Х, г 39, В ряде случаев процесс экстрагироваиия более четко графически рассчитывается в прямоугольной системе координат Х вЂ” Х, У, 40 На рнс ХП-11 а показано роение процесса 'для на более пр того случая: исходная смесь Е ие содержит зкстрагента С (для точки Е ордината С В А+В ' А+В! — = 0; абсцисса — 1 и ид конечных продуктов отгоняется чистый экстра- С С гент, не содержащий компонентов А и В ~для точки С ордината — = — = оо) .
А+В 0 ю ч сл г Х, У, Лга/лгун 8) х. у, нга/лггл. В) Рис. ХП-11. Одноступенчатое зкстрагнрование на прямоугольной диаграмме в координатах Š— Х, )'г а — исхоляля смесь Р ие солержлт экстрягеитл С. яястрягеят С яе салержят яомпояеятоз А я В; б — ясхолял» смесь Р я конечные пролуяты Е я а солержлт яебольшое яолячество яоя кон яястрягеятя с, яз рэфяялтл а я эястрлятл е оттояяется эясгрягеят, соляржлшяа меяоторое количество В. Точка М, харвктериэующан состав смеси исходного раствора Р и экстрагента С, находится на перпендикуляре, проведенном иэ точки Р, так как содержание компонента В в исходном растворе Е и в смеси М одинаково„ Вертикаль, проведенная через точка Е и М, пересекает бинодальную кривую в точках Вмял с и Емеля с (теоретические минимум н максимум расхода экстрагента).
Через точку М проводится линия сопряжения, и определяются составы рафинатв В и экстракта Е. Составы экстракта и рафината после полного удаления экстрагента С определяются точнами Я ля и Ея„нв оси абсцисс, получаемыми при пересечении с осью абсцисс вертикалей, проведенных через точки Е и Е. 41. На рис. ХП-11,6 показано построение процесса для более общего случая: исходная смесь Р и конечные продукты Вяям н Е я содержат некоторое количество экстрагента С; растворители С и С . отгоняемые нз сырых рафий" ната В и экстракта Е, содержат некоторое количество компонента В. Оба растзорителя С и С .
смешиваются, и получается смесь состава Сз, которая Значения яоарляяят см. п. 20. СТУПЕНЧАТОЕ ЭКСТРА. ИРОВАНИЕ Хм. ЭКСТРАГИРОВАНИЕ ЖИДКОСТЕЙ Треугольник ае/ соответствуег второму аппарату или второй ступени нзнггения концентрации. Аналогично строитсн третья ступень. Если число аппаратоз больше трех, построение продолжается, расчет количеств А и С ведется по формулам (ХП-23) и (ХП.24), Об определении оптимального количества экстрагента см.
пп, 32 и 33 Расчет эастрагировання в перекрестном токе ма треугольной диаграмме 43. О построении на треугольной диаграмме (рис. хп-14) первой ступени (процесса зкстрагированип в первом аппарате), выборе положения точки М~ и опрелеленви Ф и Е~ см. пп. 30 — 34. Из первого аппарата во второй поступает с'=с,. +с с =с'+~ м=р+с М=/г+Е ~~коз + гг (ХП-27) хр' Я' х,'«г В/«ел Рис. ХП-13.
Экстрагирование в перекрестном токе иа прямоугольной диаграмме. Рис, ХП-14. Экстрагированне в перекрестном токе на треугольной диаграмме. рафинат Я~ и вторичный растворнтель 5з Смесь //~ н 8з характеризуется точ- кой Мз. Местоположение точки Мз устанавливается при помощя правила ры- чага (п. 11,в): ЕРЬ' Ез уг Ез о»»з Рнс, ХП-12. Схема жидкостной зкстракции в перекрестном токе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
