Никольский Б.П., Григоров О.Н., Позин М.Е. Справочник химика (Том 5) (1113399), страница 124
Текст из файла (страница 124)
Кривая равновесия строится по соотношеаию концентраций, лежащих по концам линий сопряжения (Ег и Еь Ея и Е и т. д.), а кривая рабочих концентраций — по соотношению неравновесных концентраций рафииата н экстракта между ступенями ()г, и Еь )7« н Е ь, и т. д.). Кривая рабочих концентраций имеет две ветви: нижнюю для секции рафината, верхнюю для секции экстракта. Обе ветви соединяютсв в точке исходною раствора Е (см., например, рис. ХП-26). Рабочие концентрации находят по треугольной диаграмме, применяя рабочий полюс зкстрагирования Ят для рафинатной н (7 для зкстрактиой секции (см., например, рис.
ХП-21). На рис. ХП-26 показан пример графического расчета процесса экстрагиронаиия с возвратом иа диаграмме у' — х', зяячеяяя каррлняат ся. а. Тз. 770 В этом случае составы Ся. С„так же как и С. не содержат компонентов А и В и ординаты точек Св С, С,=С, так же как н точки С, будут находиться С С в бесконечности — = — = са). При этом прямая, проходящая через 1А+В О = точки Еь 9, Ер=Е,=Е„„ь а также прямая, проходящая через точки )Р', Е +ь Е =)тр=)с., становятся вертикальными линиями, проходящими соответственно через точки Е«««и Я««».
Если составы Е«,«и )7«оа не содержат экстрагента С, то точки Е «н лежат на абсциссе, как это показано на рис. ХП-24. На этом рисунке показано также положение полюсов Яя», и Ф'яя„Рабочих полюсов 9 н )Р У' и дано построение ступеней зкстрагира- ДИФФЕРЕННИАЛЬНО-КОИТАКТНОЕ ЭКСТРАГИРОВАНИЕ При минимальном теоретическом возврате иривая равновесия и рабочая линия будут иметь общую точку, чта приведет к бесконечно большому числу ступеней. При бесконечно большом возврате рабочая линия будет находиться нв наибольшем удалении от кривой равновесия. Дифференциально-контактное вкстрагировкиие 63.
Примером дифференциально-контактного экстрагирования может служить часто осуществляемое в промышленности непрерывное противотачное экстрагироаание в колоннах. с насадкой, в палых колоннах с разбрызгиванием н пр. В этом случае систему многоступенчатого экстрагироваиия можно рассматривать как единое целое, аналогично непрерывной ректификации. На рис.
ХП-27г в качестве примера показана схема работы распылительной зкстракционной колонны. Л Л В такую колонну снизу под. водится легкая жидкость («7) н отводится тяжелая (Т), сверху подводится тяжелая жидкость и отводится легкая. -7 Движение фаз Осуществляется г под действием силы тяжести. Расположение поверхности А раздела фаз по высоте колонны зависит от положения перелива па спускной трубе: при высоком положении перелива (а) межфазаввя поверхность раздела выше верхнего барбо- й тара н диспергирована легкая фа п н „к к Рис.
АП-27. Схема рабаты распылительной аза; прн низком положении перелива (б) межфазовая поверхность раздела можетбыть а-вмсо«ое по«ожеаве пепе«кзм а-Явз«репо«ржевке япже нижнею барботера и перелива; в -среднее полажение пере«яэв. дпспергированнай является тяжелая фаза; прн среднем расположении перелива (з) поверхность раздела может быть между бзрботерами.
В последнем случае под верхним барботером диспергироваиа тяжелая фаза, падающая каплями вниз . в сплошной среде легкой фазы, а над нижним — легкая, которая в виде капель всплывает вверх в сплошной среде тяжелой фазы. 64. Работа колонны характеризуется удерживающей способностью (УС) аппарата по диспергированиай фазе. Удерживающая способность аппарата паказывает, какое количество диспергированной фазы находится в аппарате в данный момент.
65. Производительность экстракторов тем больше, чем балыпе скорость жидкостных потоков. Однако увеличивать скорость потоков беспредельна нельзя, так как при некоторой скорости начинается «захлебывание» или «затопление» экстрвктора; направление движения фаз изменяется, образуются скопления фаз в отстойных зонах. Расчет прелельнь(х скоростей осуществляется в зависимости от типа зкстрактора. Рабочие скорости принимаются на 10 †2 меньше предельных. Па вели.
чине принятой рабочей скорости сплошной фазы определяется диаметр колон- нага аппарата, хн. экствдгиговлние жидкостеп Методы расчета процесса Вкстракции 86. Методы расчета процесса экстракции аналогичны применяемым при расчете процесса ректнфикации (раздел Х, пп.
48 — 60). Кроме того, о методах расчета процесса эксгракции см. [0-1, 0-5, 0-6, ХП-2 — ХИ-4, Х11-8, ХП-11, ХП-12]. Основиые типы вкстрдкторов 87. Существующие конструкции энстракторов обычно подразделяются иа две основные группы [0-2]; дифференциально-контактные экстракторы н ступенчатые экстракционные аппараты. ДНФФЕРЕНЦНАЛЬНО-КОНТАКТНЫЕ ВКСТРАКТОРЫ 88. В дифференциально-контактных экстракторах процесс изменения состава фаз приближается к непрерывному. Основные типы аппаратов этой группы: распылительные экстракционные колонны, колонные экстракторы с тарелками-перегородками (полочные)„насадочные экстракцнонные колонны, инжекциаино-струйные колонны, многоступенчатые смесительные экстракторы, экстракторы с воздушным перемешиванием, пульсациоиные экстракторы, центробежные экстрзктары и др.
Рлснылительиые экстракциойные колонмы 69. Наибольшая эффективность распылитштьиой экстракционпай колонны достигается при возможна большей скорости попжа сплошной фазы. Однако, когда скорость капель дисперсной фазы по отношению к потоку сплошной фазы достигает 75<)л от скорости свободного падения этих капель в неподвижной сплошной фазе, определяемой по закону Стокса, наступает затопление колонны. Скорость сплошной фазы в распылнтельных колоннах составляет 0,004— 0,009 лбсгк, диаметр капель 1 — 90 мм.
аиные по эффективности распылительных экстракциониых колони см. [0-6. Колонные экстракторы г тарелками-перегородками (полочные) 90. Полки применяются кольцевые н сегментные Площадь полки составляет -70<)) общей плошади сечения колонны, Расстояние между полками 75 — 100 мм. Число палок доходит до 100. Суммарная скорость потоков в составляет: в=в,+в» 0006 —:002 м/сек (ХП-48) Здесь в„н в„— скорость движения фазы рафниата и экстракта, м/сгк.
О предельных скоростях потоков для жидкостей в нолоинах см, [0-1, ХП-5[. При расстоянии между соседними полками 45 — !25 мм в колоннах с диал<етром 0,9 — 1,8 м к.п.д. полки составляет 5 — 107» [ХП-З, ХП-6]. Палочные колонны применяются для экстр»кпии, когда не требуется высокая степень разделения смеси [0-6]. Пасадочные экстракцнонные колонны 91. В группе гравнтациадвых дифференциально-контактных экстракцнонных аппа атон насадочные колонны наиболее эффективны.
6 з различных типов насадок наибольшей эффективностью обладает и получала наибольшее распространение насадка из керамических колец. Насалка укладывается яа калосниковую решетку слоями высотой от 2 до 10 диаметров колонны, Разрывы между слоями вызывают перемешивание ОСНОВНЫЕ ТИНЫ ЭКСТРАКТОРОВ жидкости, что благоприятно сказывается иа процессе экстрагирования. Для уменьшения пристенного эффекта необходимо соблюдать отношение: Диаметр нолачны Диаметр насадки (Х11-49) Насадочные колонны наиболее эффективны прн работе в режиме эмульгиразания или при скорости сплошной фазы, равной 80 —:90<)) от предельной.
92, Определение скорости в точке инверсии в (скорости, при которой на. чинается затопление экстракцнонной колонны) производится по следующей фарл<убе [0-6]: »-л 0474 1 75 (ХП»50) » ~~ ° — "( — ') ° ( — *' ] ] — »,№ — <,<<~ — ') ° ( — ') (ХП-51) гле в»р — линейная скорость легкой фазы, отнесенная к полному сечению но. ганны, м/сгк; р» — плотность легкой фазы, кг/мл; У, и У» — удельные объемные скорости тяжелой и легкой фаз, мл/(м' сек). 94.
Диаметр насадочной колонны определяется по линейной скорости сплошной фазы в полном сечении колонны. Если сплошная фаза ие легкая, а тяжелая. то в, — скорость тяжелой фазы — определяется из соотношения: В'г Ут <э» У» 95. Минимальную эквивалентную высоту насадки А»»» (эквива»ситную теоретнчесной ступени) в режвме работы экстракцианных колон, близком к захлебыванию, для ориентировочных расчетов можно определить по следующей формуле [0-61 24( н'» ) (ХП-53) Здесь <( = — — эквивалентный диаметр насадки, м; ӄ— свободный 4У»э а объем насадки, м'/мл; о — удельная поверхность насадки, лгт/л<з; ⻠— линейная скорость легкой фазы, м/сек, 773 Здесь ⻠— линейная скорость сплошной фазы, отн еииая ко всему сечению колонны, м/сгк; Π— удельная поверхность насадки, м»/мл; 8 — ускорение сиды <»жести, м/сгкл; 1'», — свободный объем пасадин, мл/мл; р, н рд — плотность сплошной и диспергированной фзз, кг/м'; йр — разность плотностей фаз, кг/мл; р, — вязкость сплошной фазы, кг/(м ° гак]; р» 1 ° 1О-л кг/(м ° сгк) — вязкость воды; а, — поверхностное натяжение на границе сплошной и днсперсиой фаз, »,'и< о,, и ад» вЂ” поверхностное натяжение на границах сплошная фаза— воздух н дисперсная фаза — воздух, н/м; У» и У»- — удельные объемные скорости дисперсной и сплошной фаз, м»/(мл.
сгк). 98. Предельная скорость эмульгирования в эмульгаиионных колоннах находится па следующей формуле [0-6]: Х|!. ЭКСТРАГИРОВАНИЕ ЖИДКОСТЕП 96. Высоту слоя насадки, эквивалентную одной теоретической ступени прн обычных режимах работы колонны, приближенно можно определить по формуле: Ьз = (1 5 —: 2) Ьмии (ХП-54) уравнение для определения высоты единицы массопереноса и коэффициентов массапередачи см. [0-6, стр. 534]. Инжекцнонно-струйные колонны 97. Струйные колонны представляют собой многоступенчатые вертикальные экстракторы, в каждой секции которых установлены инжекционные смесители и отстойные камеры.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
