Никольский Б.П., Григоров О.Н., Позин М.Е. Справочник химика (Том 5) (1113399), страница 121
Текст из файла (страница 121)
5 Мз5 Л,Мз Через точку Мз проводится линия сопряжения и находится Вз. Еь Лн. ния //зМзЕз соответствует процессу зкстрагировання во втором аппарате. Далее построение осуществляется аналогично. Чаще всего встречаются три варианта задания нв расчет. Вервма вариант 43. Заданы бинодальная кривая, ляпни сопряжения, состав и количество рсходной смеси р, составы конечных рафнната, экстракта и эксграгснта 5. )ребуется определнть удельный расход экстрагеига 5/р и число ступеней экс. трагороваиия, ' Значения координат ом. о, РХ затем смешивается с исходным чистым растворителем С (точкз Сэ) и вновь по» ступает на экстрагирование, Точки Сх й Сз лежат на одной вертикали, так как солержаяяе компонента В в этих смесях одинаково.
42. Ппи использовании диаграммы в координатах 2 — Й, У материальный баланс составляется по сумме составов компонентов А и В (без экстрагента С]. Для отличия обозначений (Е, М, /(, Е н пр.) материального баланса, составленного по обшей сумме компонентов А, В и С, материальный баланс, составленный по сумме только компонентов А в В, обозначим теми же буквами, но с чертой иад ними: Р, М, // и т.
л. В этом случае баланс записывается в виде уравнений для кажлого из которых все точки лежат на одной прямой, Подробнее о методике расчета см. [Х)1-3). ЭКСТРАГИРОВАИИЕ В ПЕРЕКРЕСТНОМ ТОКЕ 43. На рис. ХП-12 представлена схема жидкостной экстракции при перекрестном токе, Для графического расчета должны быть известны координаты бннодальиой кривой, линни сопряжении 5 уз' Щ ~уз' /г и Е н состав сырья. Расчет числа теоретических ступе- /)г ней экстрагироваиия осуществляется /гт ' 231 3 ЕГ " аналогично расчету одиостувеичатого л„' х,' ' хз ' Хз экстрагирования. Задаваясь количеством экстрагента 5ь 5з.
5з, поступающим в первый, второй н третий аппараты, производят графический расчет с полгошью прямоугольной илн треугольной диаграммы. Расчет экстрагировання в перекрестном токе на прямоугольной диаграмме * у' — х' г 44. На рис. ХП-13 нз точки а с координатами х1 и уз проводят прямую, А тангенс угла наклона которой равен — , до пересечения с кривой равновесия с, е точке Ь. Иа точки Ь опускают перпендикуляр Ьа. Точка г/ характеризует со- став рафнната, поступающего во второй аппарат. Треугольник аЬд соответствуег первой ступени изменения концентрации.
А Из точки»/ проводят прямую ае, тангенс угла наклона которой равен С,' ло пересечения с кривой равновесии в точке е и опускают перпендикуляр е/. ыуз ю о» оз' Е МНОГОСТУПЕНЧАТОЕ ПРОТИВОТОЧНОЕ ЭКСТРАГНРОВАНИЕ Расчет многоступенчатого протнвоточного экстрагнроваиия иа треугольных диаграммах хы. ЕкстРАГНРОЕАние жидкостеи СТУПЕНЧАТОЕ ЭКСТРАГИРОВАНИЕ лля 1-й ступени: Второй вариант для и-й 'ступени: Третий вариант а Е, Ел — — Я! Š—, .— й л .; ! Ел Ел-! д С '(Р) „М,С (ХИ-ЗЗ) (Р)„мм И,С (ХИ-34) 764 47. Исходя из принципиальной схемы теоретическогопроцесса (рнс. Х11-!З,а) и введя обозначение Р— Е! Р, составляем уравнения материального баланса, Общий: Р+5=Ае+Е,=М или Р— Е,=)7л — 8 Р (ХИ-23) Г+Ет=)7!+Е, илн Р— Ег=)7! — Ел= Р (ХИ-29) для 2-й ступени: Е! + Ел — — Кл+ Е! или Е! — Е, = )7л — Ел Р (ХИ.ЗО) )7л-! + 8 = )7л + Ел или йл ! — Е» = ))и — 5 = Р (ХИ-31) Согласно четвертому свойству треугольной диаграммы (см, п.
11,г), про. должения всех линий Е!Р, Ет(г!, Ез)(т„5Я пересекаются в точке Р, называе мой полюсом экстрагирования. Рис. ХИ-15. Многоступенчатое противоточное экстрагирование нв тре- угольной диаграмма' а — ирмммлпилльлал схема еровессл; б-настроение пронесся мл треугольная лелгрлмме. 46. Для определения числа ступеней экстрагирования через заданные точки Еь Р, 8 и Ю проводятся прямые Еир и 88 н продолжаются до их пересечения в точке Р (рис.
ХН-15,6). Точка Р является рабочим полюсом экстрагироваиня в заданных условиях. Затем от точки Е! строят ступени экстракции, для чего через тачку Е! проводят линию сопряжения Е!)7!. Точка )7! характеризует состав рафниата, выходящего иэ первой ступени, Линяя й!Е! соответствует первой ступени. Затем через точки Р и Е! проводят прямую до пересечения с бинодальной кривой в точке Ел. Через точку Ел провалят линию сопряжения Етйт н получают точку )7т, соответствующую составу рафнната, выходящего иэ второй ступени. Ливия ЕлЕл соответствует второй ступени экстрагироваиия. Аналогичные построения продолжают до тех пор, пока какая-либо линия сопряжении ЙЕ не пройдет через заданную точку й илн не ляжет несколько ниже ее.
В примере иа рис. ХП-16 достаточно оказалось построить три теоретические ступени экстрагироваиия. 49. Удельный расход экстрагеита 5 определяется в зависимости от поло. жеиня точки М иа линни Р5: 5 РМ Р !и'5 (ХИ-32) Точка М находится на пересечении прямых Р5 и ЕлЕ!. 66, Заданы бпнодальиая крнван, линии сопряжения, состав и количество исходной смеси Р и экстрагеита 8, состав конечного рафнната. Требуется определить состав конечного !экстракта и число ступеней экстрагирования, 5!. На рнс. ХП-15,6 наносят точки состава Р н 5 Проводят прямую Г8 н по правилу рычага наносят точку М.
Затем наносят точку состава Я и провод!и прямую )т М до пересечения с бннодальной кривой в точке Еь которая определяет конечный теоретический состав экстракта Е!. Дальнейшее построеяие ступеней осуществляется так же, как в первом варианте. 52. Заданы бинодальная кривая, линни сопрнження, состав и количество исходной смеси Г, состав конечного рафината Е н экстрагентв (предположительно, чистого). Требуется определить оптимальный расход экстрагента и соответствующие ему состав экстракта Е! и числа ступеней (рис. Х11-16).
В этом случае возможные пределы уделыюго расхода экстрагента определяются теоретическим минимальным н максимальным расходом. 53. Для вычисления теоретического минимального удельного расхода экстрагеита находит полюс экстрагнровання Р!=Рм , (рис. Х11-16,а), лежащий на пересечении прямой, проведенной через точки С н Е , с прямой, пронедеиной через точку Р. Как видно из рис.
Х11-16,а, яри полюсе экстрагирования Р , линии сопряжения )т!Е! Совпадают с линией Рмл Р, следовательно, при этом число ступеней рвано бесконечности. Таким образом, точка М! находится на свмом близком расстоянии ат точки Р и соответствует теоретическому миннмальиол!у удельному расходу зкстрагеита! 54. Для аычмслеиня теоретического максимального удельного расхода экстрагента (при одноступенчатом экстрагнроваиин) на рис. ХП-!6, б нз точки Ел проводят линн!о сопряжения )т Ел, которая пересечет прямую РС в точке Мл.
В этом случае'отрезок РМл будет максимальным из возможных, следовательно, максимальный удельный расход экстрагеита составит 55. Практически прн многоступенчатом нротивоточном экстрагировании точка М должна располагаться между тачками М, и М! на прямой РС, например в точке Мт (рис, Х11-16,в). Удельный расхол экстрагента при этом будет равен. ступанчдтоа экстрдгировдниа хы. экстрдгировдннв жидкоствп а уг Вл' Д' Хл са у г 3 Ул-1 1Э, у Уа' х -х„х х,' х', лга/лгА 5 Пл — жж а с Э Рнс. К11-17.
Многоступенчатое протнвоточное экстрагнроваиие на прямоугольной диаграмме в координатах у' — х'. ю ууг )ъ, у, е — праддапааль:га» сХема аренелла; б — построение процесса аа праноугальиай диаграмма, жидкость А л С аданаиа аараггаарамн; а — ге жа, аа А д С частична взаимна рагтаарамы. ух„х х, Х, лгВ/лгд хг (ХИ-Зб) (ХП-Вб) Значенид ааардаааг см.
а. Хб. Естественно, что чем ближе СХР к маисимальиому значению, тем меньше требуется ступеней экстрагнрования. В Р-Р. А 1 1 1 1 1 3 ! Р ,л Р„ 1 1 л ь л Рис. Х!1-16. К зависимости между расположением полюса зкстрагнрования и удельным расходом экстрагента. е-аааамальаый удельный расхеп б — мьхслмальаый удельамй расхад л-рабачай удельамй расхел. Чтобы найти наиболее экономичный вариант, следует выполнить несколько расчетов при различных С/Р и выбрать оптимальный. Подробный расчет и примеры см. (Х11-3). Расчет многоступенчатого протнвоточного вкстрагирования на прямоугольной диаграмме * у' — х' йб. Ступенчатый метод расчета .в координатах р' — х' целесообразно при менять в тех случаях, когда требуетсн большое число ступеней экстрагнрования„ Этот графический метод расчета аналогичен расчету числа ступеней изменения концентрации з процессе ректнфикации и абсорбции (раздел Х, пп, 48 — бб).
57. Возможны два случая. а) Жидкости А и С взаимно иерастворнмы друг в друге (см. рнс. ХП-17, б). В этом случае количество чистых растворителей А н С по всем ступеням одинаково. Уравнения материального баланса: а) длп и ступеней общий баланс: )7л = Ег — о и баланс по извлекаемому комповенту В: А(х',— х'„) = С(уг' — р') б) для (и — 1) ступеней общий баланс: Р— )7л-1= — Е1 — Ел и баланс по вззлекаемом> компоненту В; А(ьр -гл-1) =С(р1 р«) ХЫ„ЭКСТРАГИРОВАИИЕ ЖИДКОСТЕЙ ус) кг !А+87 оз зг " Значение иарриииит см.
и. 20. Из уравнения (ХИ-35) получаем уравнение линии рабочих концентраций в оби[еы виде." у' = — (х„,— хл)+у, Уравнение (ХИ-37) — уравнение прямой линии с таигенсом угла наклона: !Иа =— А С (ХИ-38) Величину А)С можно определить из уравнения (Х!1-35). Графический расчет на диаграмме в прямоугольных коорлинатах у' — х/ осуществляется в определенной последовательности. На диаграмму наносит / / кривую равновесия, наносят точку а с ноординатами у и хл, определяют тангевс угла наклона рабочей линии А(С нз уравнения (ХИ-35), далее из точки а проводят рабочую линию аЬ.
Если величина А)С не задана, ио задана требуемая величина х, то линию аЬ проводят через точки и и Ь, координаты точ/ / ки Ь прн этом будут: уз н х/и На рис ХИ-!7,б кривая равновесия определяет составы фаз, покидающих последовательные ступени экстрагирования, а рабочая линия — составы фаз между ступенями экстрагирования. Вычерчивая ступени между обеими линиями, можно определить число теоретических ступеней экстрагирования, как это показано на рисунке, Построение ступеней можно начинать из точки а или 6.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
