ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы МЕТОДЫ РАСЧЕТА РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТОВ ПРОЦЕССА ЭКСТРАКЦИИ (МНОГОКОМПОНЕНТНЫЕ СИСТЕМЫ) зов Ступенчатое взаимодействие исходной смеси с экстрагентом из "Жидкостная экстракция" Дифференциальная экстракция, как отмечалось ранее, во многих отношениях подобна дифференциалыной дистилляции. Она не применяется в промышленности и представляет интерес в основном в лабораторных условиях вследствие того, что этот процесс соответствует случаю предельного увеличения числа ступеней при прямоточной экстракции. Подобно аналогичному процессу дистилляции, реальный процесс может лишь в той или иной степени приближаться к идеальному процессу, описанному ниже. [c.248] Концентрации Х е и Хсн, Х н определяют на противоположных концах хорд равновесия. Второй интеграл находят графически подобным образом. [c.250] Величина Хсв постоянна, соответственно (Хсз- сц,) я. [c.250] Несмешивающиеся растворители. Пусть сходный раствор содержит А кг компонента А и имеет концентрацию распределяемого компонента С, равную Хр. Примем концентрацию распределяемого компонента С в экстрагенте В равной ув- В момент, когда концентрация рафината равна х, добавление экстрагента в количестве йВ изменяет концентрацию в экстракте до у, а концентрацию в рафинате — на величину йх. [c.253] Этот интеграл можно определить с помощью графика зависимости II у —Уз) от X. Значения хну берут на кривой равновесного распределения. [c.254] Этот результат мож-но получить также из уравнения (VI, 48), принимая, что количество экстрагента, приходящееся на каждую ступень, равно и определяя значение предела при условии, что величина п стремится к бесконечности. Из уравнения (VI, 80) следуетчто даже при чистом экстрагенте и бесконечном числе ступеней разделения в перекрестном токе величина Xf (при конечном количестве экстрагента) не может быть равна нулю . [c.254] Минимум обычно находится вблизи значений тВ/Л = 1,6—1,8 в зависимости от числа ступеней. При п = 5 степень экстракции составляет не менее 94% от степени экстракции при бесконечном числе ступеней разделения. [c.254] При / 1,0 необходимое количество экстрагента равно бесконечности. [c.254] При этом способе экстракции используют каскад ступеней, в который исходный раствор и экстрагент вводят с противоположных концов. Рафинат и экстракт двнл утся противотоком, как схематично показано на рис. 120. Процесс проводится непрерывно. [c.255] Из уравнений (VI, 84) и (VI, 86) следует, что экстракт (т -Ь 1)-й ступени Ет+ можно определить по рафинату т-и ступени Ят, продолжив линию ОЯт до пересечения с ветвью бинодальной кривой, соответствующей фазе, обогащенной компонентом В. Так как рассматриваются теоретические ступени, экстракт Ега и рафинат Ят будут находиться в равновесии друг с другом (на противоположных концах хорд равновесия). Следовательно, Я можно определить на противоположном конце хорды равновесия, проходящей через точку Е 2 — на продолжении линии 07 , Я2 — на хорде равновесия, проходящей через Ег, и т. д. Рабочая точка О может быть расположена со стороны исходного раствора или со стороны экстрагента в зависимости от относительных количеств исходного раствора и экстрагента и наклона хорд равновесия. [c.255] Предельные количества экстрагента. Из треугольной диаграммы (рис. 121) видно, что если при продолжении хорды равновесия она пройдет через рабочую точку О, последовательное определение числа ступеней методом расчета от ступени к ступени окажется невозможным. Даже для того, чтобы достичь в процессе экстракции извлечения, соответствующего данной хорде, потребовалось бы бесконечное число ступеней разделения, что отвечает ректификации с бесконечно малым флегмо-вым числом. Поэтому в реальных условиях линия 5 не должна совпадать с хордой равновесия, иначе на конце установки, соответствующем входу экстрагента, движущая сила процесса может оказаться равной нулю. Чем дальше отстоит точка О от точки Яп, тем большее количество экстрагента необходимо для проведения процесса. Соответственно для определения минимального количества экстрагента можно применить следующий графический способ (см. рис. 122). [c.257] Графоаналитический расчет. Иногда рабочая точка О располагается на значительном расстоянии от фазовой диаграммы, что затрудняет проведение расчета. В этих случаях возможно применение следующего приема(см. рис. 124) после определения положения точек Р, 5 и 1 ( 1 — из материального баланса) продолжают линию 1 до пересечения со стороной ВС диаграммы в точке I, а линию — до пересечения с ВС в точке I. [c.259] Поэтому, определив положение точки Ri на конце хорды равновесия, проходящей через Е , рассчитывают величину Хек и наносят точку К- Проводя линию RiK, получают точку Ег на бинодалыной кривой и т. д. Эти уравнения и способ расчета применимы также для равносторонней треугольной диаграммы и в тех случаях, когда точка О лежит на диаграмме со стороны, отвечающей экстрагенту. Они могут быть использованы и при расчете по диаграмме Енеке (см. ниже). [c.259] У —равновесная линия 2 —рабочая линия. [c.260] Из рабочей точки О произвольно проведем линии, подобные линии ОЕт+1- Пересечения этих линий с бинодальной кривой дают координаты Ят и Ет+1- Эти линии не совпадают с линиями, нанесенными ранее для определения числа ступеней. Соответствующие координаты переносят на диаграмму распределения и получают рабочую линию. Проводя ступенчатую линию между рабочей и равновесной кривыми, находят число ступеней и концентрации экстракта и рафината. При минимальном расходе экстрагента (число ступеней равно бесконечности) равновесная и рабочая линии касаются друг друга, причем в точке их касания движущая сила процесса равна нулю. [c.261] Необходимо, однако, отметить, что если концентрация компонента С в критической точке меньше, чем Хср, рабочая и равновесная линии будут пересекаться, как показано для двухступенчатого процесса на рис. 126. Возможность подобной ситуации отмечалась Рэндэлом и Лонгтином для некоторых процессов абсорбции. Важно также отметить, что при определении числа теоретических ступеней уравнение (VI,95) имеет значение только при целых значениях т, а кривые рабочие линии (рис. 125,6 и 126,6) в действительности не являются непрерывными, а лишь условно проведены по точкам (Хсе,, Хср), ХсЕ ,, Хся) и т. д. Растворы, составы которых определяются координатами рабочей линии между указанными выше точками, реально в процессе не существуют. [c.261] Уравнения (VI, ПО) и (VI, ШО), применяемые совместно, позволяют рассчитать весовые количества различных экстрактов и рафинатов. Если в качестве экстрагента используется чистый компонент В, то Хо = Х и линии SF и SRn будут вертикальными, так как точка 5 удалена в бесколечиость. Кроме того, число ступеней можно рассчитать, пользуясь диаграммой, показанной на рис. 127,6. [c.263] Пример VI-5. Экстрагируют 1,1,2-трихлорэтаном 100 кг1ч 50%-ного раствора ацетона (С) в воде (Л). Расход экстрагента 30 кг/ч. Процесс экстракции— многоступенчатый противоточный температура 25° С. Концентрация ацетона в исходном растворе после экстракции снижается до 10%. Определить число ступеней, а также концентрации и весовые количества различных потоков. [c.263] Из диаграммы видно, что для получения заданной концентрации =0- 0 достаточно около 5,2 теоретических ступени. Чтобы число теоретических ступеней было целым и равнялось пяти или шести, надо было бы найти подбором необходимое количество экстрагента. Принимаем (не изменяя количества экстрагента) 5,2 теоретических ступени. [c.265] Вернуться к основной статье