Никольский Б.П., Григоров О.Н., Позин М.Е. Справочник химика (Том 5) (1113399), страница 122
Текст из файла (страница 122)
На рис. ХИ-17,б между точками а и Ь расположнлисги например, три ступени б) Жидкости А и С частично взаимно растворимы. В этом случае количество экстракта н рафината иа каждой ступени изменяется и рабочая линии ие может быть прямой. Построение рабочей линии осуществляется по данным треугольной диаграммы (например, по рис, ХИ-15). Кривая равновесия устанавливает соотношение концентрации компонента в равновесных фазах (й// и Еь Яз н Ез и т.д.). Криван рабочих концентраций устанавливает зависимость концентрации компонента В в неравновесных фазах между ступенями ()г/ и Еь ()з и Ез и т. д.). Лучи, проведенные на треугольной диаграмме через полюс экстрагирования Р, пересекают обе ветви бинодальной кривой в точках, определяющих сопряженные (рабочие) составы обеих фаз между ступенями экстрагнрования.
)(ля построения линии рабочих концентраций проводят ряд лучей нз полюса экстрагироваиия Р на треугольной диаграмме (напрнмер, рис. ХИ-!5), определяют ряд сопряженных значений )ги и Е +/, вычисляют соответствующие им неравновесные составы х' и д' к по этим значениям строят на примоугольиой диаграмме х' — у' линию рабочих концентраций. Построив на диаграмме у/ — х' кривую равновесия и линию рабочих концентраций так же, как на рис.
ХИ-17. б, строят ступени экстрагиронания. Схема такого расчета показана на рис. ХИ-17, в. Следует иметь в виду, что рабочая линия не должна пересекаться с кривой равновесия, иначе число ступеней ставет.бесконечно большим. Подробнее о расчете см.[ХИ-З). Расчет многоступенчатого протнвоточного экстрагирования на прямоугольной диаграмме и Х вЂ” Х 1' совместно с диаграммой У в Х 58 На рис. ХИ-18 показан метод нахождения числа теоретических ступе" ней экстрагирования.
Ю 0,5 (О Х, лгВlкг(А В) 5рафинатз Рис, ХИ-18. Мно-оступенчатое противоточное экстрагирование на прямоугольной диаграмме Š— Х, 'г совместно с диа- граммой à — Х. хп. экстэлгиэовлине жидкостеп Сэбш (А ) В) + и (ХП-39) Аналогично определению числа ступеней на треугольной диаграмме (рис. Х)1-!6) необходимо определить на диаграмме рис. ХП-!8 положение полюса экстрагирования Р. В лвнном случае в исходной смеси Р отсутствуег экстрагент С, т. е. Р А+В н в экстрагенте отсутствуют компоненты А н В, т. е.
В=С. 69. Построение первой ступени экстрагировання, Через точку гл проводится горизонталь до пересечения с диагональю в точке ег. Из точки ел проводитсн вертикаль до пересечения с верхней ветвью бинодвльиой кривой в точке Ел. Соединяют точки Р, н Ел. Линия РлЕз соответствует первой ступени экстрагировання. 69. Построение второй ступени. Через точки Р и Ел проводят прямую н получают точку Рт на нижней ветви бинодальиой кривой. Йз точки Рз проводят линии Рлгт, глек етЕт, Соединяют точки Рт и Ет и получают вторую теоретическую ступень экстрагнрования РзЕт. Аналогично строятся следующие ступени. В примере, приведенном на рис.
ХП-18, всего получается три теоретические ступени экстрагирования. 6!. Удельный расход экстрагента определяется отрезком МР— ордииатой 2 с точки М и выражается величиной — отношением массы чистого ~ А+В )Р экстрагента к массе колшонентов (А+В) в исходной смеси. Точка М находится на пересечении линии Е,Р и вертикали, проведенной через точку Р.
Для того чтобы определить теоретический минимальный удельный расход с экстрагентв ~ — ~, нужно провести прямую через точку Р так, чтобы !А+В )и эта прямая совпала с какой-нибудь линией сопряжения, например с РгЕ . Затем следует продолжить линию Е,РтР до пересечения с вертикалью, проведенной через точку Р . Точка пересечения будет Рччз. Точка М при этом переместится в точку М,. Анализируя рис. ХИ-)8, видим, что совпадение линии сопряжения Р,Е, с линией Р , РЕ, приводит при построении к бесконечному числу сту'пеней, и, следовательно, отрезок РМ, соответствует минимальному орошению (А+ В) В практических расчетах принимают удельный расход экстрагента (вторичного растворителя) больше минимального, т. е.
МР ) М,Р. 62. На диаграмме в координатах Š— Х. у можно определить отношениеобщего расхода вкстрагеитв С,бш к массе компонентов А+В а конечном рафинате [0-5]: СТУПЕНЧАТОЕ ЭКСТРАГИРОВАНИЕ Многоступенчатое прогивоточное экстрагмрованне с возвратом 63. Недостаток противоточного экстрагирования (без возврата) заключается в том, что при выходе из установки экстракт контактирует с исходной смесью, богатой компонентом А. что ограничивает извлечение компонента В в фазу экстракта. Для более полного извлечения компонента В применяется возврат части экстракта и рафниата в экстрактор.
Этот принцип аналогичен орошению ректнфикационной колонны флегмой (раздел Х. пп. 4! — 43). Применение экстрагнрования с возвратом повышает чистоту продуктов разделения, но приводит к увеличению расхода экстрагентв, числа ступеней экстрагировання н размеров аппарата. Поэтому необходимо я, расчетным путем устанавливать экономически Е, целесообразную величину возвратов. 64. Схема противогочиой жидкостной экс- Ц вЂ” ! Е, стракш~н с возвратом на примере экстрагнраваиия " йш 1 з тарельчатой (ступенчатой) колонне прннелена С, на рис.
Х)1-!9. По этой схеме исходный раствор сй 9~ Р— — гч)~ Р подается на ступень з, где он контактирует — — л ) с фазами рафината и экстракта, и образовав-, — !.! Р шинся после смешения экстракт течет вверх, а $ рафннат — вниз до ступени и. В нижней части тарельчатой колонны сырой й Ел рафннат Р„делится нв две части: одна в ко- гй ~ лнчестве Р, (возврат рафинвта) возвращается Е, лг через смеситель М в экстрактор, а другая Рэ Р направляется в ректификацнонную установку С Кв. Из установки Кя растворитель Сл возвра- С„ щается на экстракцию, а концентрированный рафннат Рван, обогащенный компонентом А, выводится иэ системы. Рис..
ХИ-19. Схема много- Снизу тарельчатой колонны подается смесь стУпенчатого пРотивоточсостава Е эь ноторая движется вверх по ко- наго зкстРагиРованиа с возлонне противоточно, контактируя со стекающим вратом в колонном аппа" рафииатом. Из верхней части экстракторв отно- рате. лнтся сырой экстракт Еь который в ректификапнонной установке' Кл разделяется на растворнтель С, воз й ь а, возвращаемы р ци , н концентрированный экстракт Еэ Экстракт Е, делится на две части; одна в количестве Е, (возврат экстракта) возвращается в эксграктор, другая Е„„ отводится из системы. Раство и стае, по ств рители Сп, Ся, новая порция растворителя С и рафинат в о е- Р, ступают в смеситель М, и образовавшаяся в нем смесь Е л, посту- к личпаст в экстрактор снизу.
В экстракционных колоннах с возвратом (рис, ХП-19) части колонны, разделенные вводом исходной смеси Р, называют секциями экстракта и рафината. в зависимости от того, где отводится данный продукт. Здесь Ев — отношение количества знстрагента С к сумме (А+В) в конечгсг С ном рафинате, ! Ф вЂ” расстояние от осн абсцисс ло рабочего Рков полюса Р (Ж измеряется в масштабе Е по нс. Х)) !8). Сабш Минимальной величине соответствует теоретический продлен ман песс с полюсом экстрагирования в точке Р чч. 760 Сравнение схем работы тарельчатой колонмы без возврата я с возвратом 65.
На рис. Х)1-20 сравнивается достигаемое качество экстрагировапвя эз установках для протнвоточной жидкостной вкстракции без возврата н с возвратом. Для упрощения сравнительного графического расчета в данном свучае принято, что экстрагент представляет собой чистый вторичный раствовнгель С, а исходная смесь по составу такая же, как н рафинат состава Рг. Требуется получить экстракт состава Екав.
76! хм. экстэлгиэовлими жидкостна стхпеичхтои зкстнлгиэоплнни ао С А а„, «и, а«о (ХП-60) Ео= Е«+Е«о« (ХП-6!) (ХП-42) 762 66. Прн протнаоточном многоступенчатом экстрагироваиии наябольшан концентрация экстракта теоретически обеспечивается при минимальном теоретическом расходе экстракта и, следовательно, при бесконечно большом числе ступеней экстрагнровання. Рис. ХП-20. Сравнение схемы работы тарельчатой колонны беэ возврата (и) и с возвратом (б). 'На рис. ХП-20,п точка Р— полюс зкстрагнроваиия прн минимальном теоретическом расходе экстрагента — лежит на пересечении прямой, проаеденной через точки Ео и С, и прямой, проведенной через точку Е„ соапвдающей с линией сопряжения )г Ег.
Состав сырого экстракта (теоретически максимальный) соответствует точке Ег, Состав экстракта после отгоики раствори- У тела С будет Е„,„, что меньше требуемого по заданию состава экстракта, равного Е , . Следовательно. экстрагироэанием без возврата получить требуемую концентрацию экстракта а условиях заданного примера нельзя. 6У.
На Рис. ХП-20,6 пРинЯты составы Ео=Е* Е оо, )! =Йэ Вы Е н Е +ь для удобства сравнении со схемой экстрагироаанин без возврата отмеченные на крнной равновесия. Верхнюю часть тарельчатой колонны (секцию экстракта) можно представить как протнвоточный экстрактор, э который снизу поступает «зкстрагент» состава Ег и выходит рафинат состава Вю сверху поступает «исходна«смесы Е, н выходит экстракт Еь Для секции экстракта полюс экстрагироввння обозначим для удобства последующих расчетов Я. Полюс Я««о при минимальном возврате (при бесконечно большом числе ступеней экстрагнроаания) находится на пересечении. прямых Е«Е« (линия сопряжении) и прямой СЕ»«ж Рабочий полюс экстрагироеания может находиться только между точками Оя и С, например а точке О.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
