ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Схемы промышленных установок из "Экстрагирование из твердых материалов" Схемы промышленных экстракционных установок, а также установок для растворения отражают организацию процесса или орган11зацию взаимодействия твердого материала и жидкости. С этих позиций все действующие в промышленности процессы можно разделить на две группы периодические и непрерывные. [c.122] Протекание периодического процесса экстрагирования предусматривает взаимодействие (смешение) поступающих в установку твердых материалов с чистым растворителем и последующее разделение жидкой и твердой фаз. Смешение и разделение могут проводиться или в одном и том же аппарате, или в двух в первом — смешение, во втором — разделение. В обоих случаях смешение и разделение потоков схематично может быть представлено одной ступенью экстрагирования (рис. 4.1). [c.122] Полученные после нескольких настаиваний (промывок) экстракты обычно сливают вместе, отстаивают (иногда добавляя осветлители) и при необходимости подвергают дальнейшей обработке (например, выпариванию). Если оставшийся еще в твердом материале растворитель представляет ценность (или ухудшает качество твердой фазы, если она используется в этом производстве), то истощенный остаток твердого материала подвергают перегонке с водяным паром (или инертным газом) для извлечения растворителя, который в дальнейшем может быть использован для экстрагирования (или растворения) материала того же наименования. [c.123] При использоБании этого метода экстрагирования получается большое количество разбавленного экстракта, концентрирование которого требует больших затрат тепловой энергии. Поэтому одноступенчатую схему экстрагирования (растворения) на практике используют в тех случаях, когда другие методы неприменимы, или в малотоннажных производствах. [c.123] Экстрагирование вытеснением представляет собой несколько улучшенный вариант извлечения настаиванием, однако оно тоже применимо для извлечения относительно небольших количеств материала. В этом случае образующийся экстракт (например, пер-колят) непрерывно вытесняется из материала чистым растворителем. Материал загружается в аппарат слоями, которые разделяют металлическими (или изготовленными из другого материала) дисками с отверстиями. Иногда диски покрывают фильтровальной тканью. Для экстрагирования перколяцией материал измельчается до размеров 0,2—3 мм в зависимости от природы материала и свойств растворителя. [c.123] Расчет составов экстракта и рафината может быть проведен с помощью треугольной или прямоугольной диаграмм состояния. Расчет обычно сводится к определению необходимого количества растворителя, определению выходов рафината и экстракта, а также состава экстракта после удаления из него растворителя. [c.124] Таким образом взаимодействие фаз в процессах твердофазного экстрагирования в промышленных условиях осуществляется следующими способами 1) настаиванием в замкнутом объеме (без перемешивания или в аппарате с мешалкой) 2) вытеснением (перколяцией) при фильтровании растворителя через неподвижный (или движущийся прямотоком) слой 3) противоточное экстрагирование (одно- или многоступенчатое) 4) прямо- и противоточное бесступенчатое экстрагирование, в ходе которого движущая сила по высоте (длине) экстрактора (или в системе экстракторов) изменяется непрерывно и плавно. [c.124] Более прогрессивными являются непрерывнодействующие схемы процесса экстрагирования. В промышленности используется прямоточное, противоточное и многоступенчатое экстрагирование. [c.124] Прямоточное экстрагирование является непрерывным и установившимся процессом, при котором концентрация извлекаемого компонента одинакова в каждой точке аппарата и зависит только от времени. Таким образом, если использовать принятые при моделировании процессов понятия о структуре потоков в аппаратах, то прямоточное экстрагирование можно описать моделью полного вытеснения. Эта модель идеализирована, так как на практике полное вытеснение жидкости никогда не реализуется. [c.124] Недостатком прямоточной схемы является невозможность одновременного достижения высокой степени извлечения и высокой концентрации экстракта в одном аппарате. Достоинство схемы заключается в ее простоте и непрерывности действия. [c.125] Наиболее часто используемый метод расчета многоступенчатых процессов экстрагирования основан на представлении об идеальной ступени процесса. В основе метода лежит допущение равенства составов раствора, находящегося на поверхности твердого тела-носителя на данной ступени процесса, и раствора экстракта. [c.125] Здесь Rn — выход рафината Хп — концентрация извлекаемого компонента в рафинате на последней (п-й) ступени процесса F — количество исходной смеси (А + В) твердого тела-носителя и извлекаемого компонента хр — концентрация извлекаемого компонента в исходной смеси а,- = E /R i — отношение потоков массы отделяемого раствора (экстракта) к массе раствора, удерживаемого твердым материалом (рафината) RI = R (1 — — масса компонентов В и С (извлекаемого компонента и растворителя). Величина а может быть представлена также как отношение объемов растворов. [c.125] Зависимости степени извлечения целевого компонента от числа обработок (промывок) для различных отношений потоков а прота-булированы (табл. 4.1), что позволяет сократить громоздкие расчеты. [c.126] Например, из табл. 4.1 следует, что при трехкратном промывании растворителя степень извлечения а составляет 99,71 % (масс.). Проверим правильность этой цифры балансовым расчетом. [c.126] Пусть в экстрактор загружен измельченный спек и 7 м раствора, содержащего 1,5 т едкого натра. В аппарате (как было сказано выше) проводится трехкратное промывание спека с отношением объемов удаляемого и удерживаемого твердой фазой растворов а = 6 1 =6. [c.126] Противоточное экстрагирование также является непрерывным процессом и осуществляется в условиях организации встречного движения твердой и жидкой фаз. В этом случае достигаются наиболее высокие концентрации извлекаемого компонента в жидкости (экстракте) при высокой степени извлечения, т. е. уменьшается расход растворителя, а также стоимость проведения всего процесса. [c.126] Обозначения те же, что и на рис. 4.2. [c.127] На практике обычно не достигаются степени извлечения, приведенные в табл. 4.1 и 4.2. [c.127] Кроме того, следует иметь в виду, что данные, представленные в табл. 4.2, относятся к противоточному экстрагированию в батарее экстракторов, т. е. фактически к периодическому процессу. В батарее экстракторов (например, диффузоров в сахарном производстве) в работе находятся все аппараты, за исключением одного (называемого хвостовым ), из которого выгружают проэкстрагированный (истощенный) материал и загружают свежий. Наиболее концентрированный экстракт выходит из так называемого головного аппарата . Следовательно, в каждом экстракторе идет периодическое извлечение, но в целом батарея аппаратов работает непрерывно. [c.128] Определение числа теоретических ступеней экстрагирования п можно произвести графически с помощью треугольной (рис. 4.4) или прямоугольной (рис. 4.5) диаграмм, а также расчетом по эмпирическим формулам [1, основанным на равновесных зависимостях. [c.128] Вернуться к основной статье