ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Смешение различных фаз и их компонентов из "Новый справочник химика и технолога Процессы и аппараты Ч1" К процессам растворения в технологии обычно относят такие процессы, которые завершаются полным исчезновением (растворением) твердых тел. При выборочном растворении, когда вещество извлекается из пор инертных носителей, которые не взаимодействуют или слабо взаимодействуют с жидкостью, инертный носитель по завершении процесса сохраняется. Эти особенности обусловливают различие кинетических закономерностей процессов и, как следствие, обозначение их различными терминами — растворение и экстрагирование. [c.49] При растворении вещество, переходящее в раствор, на протяжении всего процесса контактирует с движущейся жидкостью через ламинарный пристенный слой небольшой толщины. В случае экстрагирования такой механизм наблюдается только в самом начале процесса, когда происходит вымывание растворяющегося вещества с поверхности твердых тел и из устьев пор. В дальнейшем граница межфазного взаимодействия непрерывно продвигается в глубь инертного носителя, контакт растворяющегося вещества с движущейся жидкостью утрачивается. Скорость процесса экстрагирования, при прочих равных условиях, ниже скорости растворения, так как путь диффузионного массопереноса при экстрагировании включает не только толщину ламинарного пристенного слоя, но и участки капилляров от зоны растворения до поверхности твердого тела, заполненные неподвижной жидкостью. И растворение, и экстрагирование завершаются переходом извлекаемого вещества в раствор. Однако по окончании процесса экстрагирования часть раствора содержится в порах инертного носителя и теряется после его отделения (фильтрацией или центрифугированием) от основного объема жидкости. [c.49] Выщелачиванием традиционно называют процесс извлечения компонентов из твердого тела водой или водными растворами неорганических соединений, в то время как термин экстрагирование не ограничивает круг применяемых растворителей. Термин частичное растворение соотносит экстрагирование с растворением, однако растворение — только одна из стадий экстрагирования, причем, как правило, не лимитирующая процесс в целом. [c.50] Извлечение целевых компонентов как из жидкостей, так и из твердых пористых тел нередко называют экстракцией (иногда экстрагированием) без уточнений или с добавлением жидкостная , жидкофазная , в системе жидкость—жидкость , из твердого тела , в системе твердое тело—жидкость . Возможно, это связано с формальным сходством уравнений материального баланса и методов расчета процессов в статических условиях с использованием прямоугольных и треугольных диаграмм. Между тем кинетика процессов в системах жидкость—жидкость и твердое тело— жидкость существенно отличается. Например, в системе -жидкость— жидкость межфазная поверхность зависит от гидродинамических условий в аппарате, а в системе твердое тело—жидкость она формируется на предшествующей операции измельчения и от гидродинамики не зависит. [c.50] Терминологическое разнообразие затрудняет поиск информации о процессе и соотносит его с процессами, существенно oтличaюш ми я от экстрагирования. В монографии, посвященной данному процессу (Экстрагирование. Система твердое тело—жидкость. 1974), Г.А. Аксельруд и В.М. Лысянский указали на целесообразность использования единого термина экстрагирование . [c.50] После выхода этой монографии термин экстрагирование стал использоваться чаще, однако в периодической печати по-прежнему встречается экстракция , а в Общем курсе процессов и аппаратов химической технологии (2000 г.) под редакцией В,Г. Айнштейна использован термин частичное растворение . [c.50] Пористое тело, играющее роль инертного носителя, содержит пустоты и извлекаемое вещество в виде раствора, заполняющего поры, либо в виде твердого вещества, находящегося на поверхности пор или заполняющего их. В соответствии с этим в литературе отдельно рассматрршают процессы экстрагирования растворимых и твердых компонентов, хотя первый из них является завершающей стадией второго. Внутри пористого тела могут существовать открытые (сквозные и тупиковые) и закрытые поры, из которых целевой компонент без дополнительного измельчения твердого тела извлечь невозможно. [c.50] По мере извлечения целевого компонента фронт растворителя движется в глубину пористой частицы, оставляя инертную структуру в неизменном виде. На подвижной границе (фронте растворения) концентрация раствора равна концентрации насьпцения с = с . В периферийном слое создается поле концентраций, изменяющееся в пространстве и времени. Его можно представить в виде поверхностей одинаковых концентраций (изоконцентрационных), постепенно перемещающихся в глубь пористого тела. Их вид зависит от размеров, формы и структуры пористого тела, размеров и формы пор. [c.50] На поверхности пористого тела концентрация извлекаемого компонента с меньше и больше, чем в основном объеме растворителя с. Скорость диффузии вещества от фронта растворения к поверхности пористой частицы меньше скорости молекулярной диффузии вследствие извилистости пор, блокировки диффузионного потока инертным скелетом, торможения движения молекул стенками пор и других факторов. Для расчетов вместо коэффициента свободной молекулярной диффузии используют коэффициент массопроводности О, который определяется как произведение на коэффициент А эф, учитывающий влияние перечисленных факторов. [c.50] При протекании процесса экстрагирования во внутридиффузионном режиме естественным путем интенсификации является уменьшение размеров пористых частиц. Однако это влечет за собой увеличение затрат энергии на их измельчение и ухудшение работы сепараторов при отделении твердой фазы от экстракта. Кроме того, уменьшение размеров пористых частиц может сопровождаться снижением селективности процесса — увеличением выхода в экстракт балластных веществ. [c.51] Таким образом, в процессе экстрагирования из пористых тел в отличие от процессов растворения никогда не достигается полного извлечения целевого компонента, то есть значения ю он = 0. Если Сд = О и О, то сОкон О, но такой вариант не имеет практического значения, так как для дальнейшего использования экстракта его концентрация должна быть максимально возможной. [c.51] Эффективным способом повышения выхода в процессах экстрагирования, а также интенсификации процессов растворения и экстрагирования является применение противоточных аппаратов или противоточных многоступенчатых установок. Снижение потерь целевого компонента с истощенным сырьем (инертным пористым носителем) достигается также путем удаления раствора из пористого тела. Для этого применяют центрифугирование, отжим, промывку свежим экстрагентом, продувку воздухом и другие способы. [c.51] В разделе 19 изложены закономерности растворения и экстрагирования с позиций науки о процессах и аппаратах химической технологии, оставляя за чертой рассмотрения их химические особенности. Промышленные процессы растворения и экстрагирования включают множество технологических операций измельчение сырья собственно растворение и экстрагирование сепарацию — отделение растворов от нерастворившихся твердых тел методами отстаивания, фильтрования, центрифугирования, прессования и др. регенерацию растворителей выпариванием, кристаллизацией, ректификацией и т. п. Раздел Выщелачивание посвящен только вопросам извлечения компонентов из твердых тел в раствор, остальные вопросы рассмотрены в соответствующих разделах Справочника. [c.51] Вернуться к основной статье