ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Ласкорин, В. С. Ульянов, Р. А. Свиридова. Экстракционные свойства алкилфосфорных кислот из "Экстракция Выпуск 1" Вопросы, связанные с процессом массопередачи при экстракции, основные характеристики экстракционных аппаратов и методы их расчета рассматривались в ряде опубликованных работ [1—7]. При этом основное внимание уделялось анализу работы экстракционных колонн, в которых равновесия, между фазами обычно не достигается и характер процесса определяется массопередачей между фазами. Важнейшую роль при этом играют гидродинамические характеристики, и найденные закономерности имеют сложный вид и нолуэмпирическнй характер. Однако иногда, например при использовании экстракционных аппаратов ступенчатого типа с эффективным перемешиванием фаз, распределение экстрагируемых веществ практически полностью соответствует равновесному. Кроме того, в некоторых системах, особенно при разделении смесей веществ в низких концентрациях, с достаточно хорошим приближением можно считать коэффициенты распределения разделяемых компонентов практически постоянными. В таких случаях дело значительно упрощается и расчет экстракционной системы можно производить без учета диффузионных и гидродинамических явлений. [c.143] Ниже рассматриваются некоторые характеристики таких ква-зиравновесных экстракционных систем и методы их расчета. Последние можно использовать и при расчете неравновесных систем для определения числа ступеней, необходимого для разделения заданной смеси. [c.143] Первое из этих отношений выражает степень очистки вещества I от вещества 11 в экстракте, а второе — степень очистки вещества И от вещества I в рафинате. [c.144] Очевидно, что с возрастанием числа экстракций степень извлечения вещества I возрастает, а чистота его (чистота экстракта) падает. Выход вещества П, напротив, с увеличением п уменьшается, но чистота его (чистота рафината) возрастает. Таким образом, такой режим экстракции целесообразно применять для повышения степени извлечения экстрагируемого вещества (за счет ухудшения его чистоты), или для повышения чистоты вещества, остающегося в рафинате (за счет снижения его выхода). [c.145] Формулу (13) часто используют для расчетов при разделении смесей при помощи аппарата Крэйга и ему подобных установок. Число экстракционных ступеней т в таких аппаратах иногда превышает 200 [9], что оправдывает применение формулы (13). [c.146] Статическая полупротивоточная экстракция дает возможность добиться высоких степеней разделения и одновременно высоких выходов разделяемых веществ. Ее недостатком является значительное разбавление веществ в выделяемых фракциях и сравнительная сложность и громоздкость применяемой аппаратуры. [c.146] Все описанные методы экстракции являются периодическими. Переработке подвергается одна порция смеси и процесс заканчивается разделением этой порции на фракции. Существует, хотя и редко используется, непрерывный вариант статической экстракции, который называют статической противоточной экстракцией. Закономерности этого процесса в стационарном состоянии (т. е. при установившемся распределении концентраций) не отличаются от закономерностей динамической противоточной экстракции. [c.147] Описанная одноступенчатая динамическая экстракция, как видно, например, из выражения (18), не может обеспечить одновременно высокой степени разделения и хорощего извлечения экстрагируемого вещества. Поэтому обычно пользуются методом динамической полупротивоточной экстракции. Экстракт, полученный в результате динамической экстракции в одной ступени, подвергают промывке также в динамических условиях. Для этого экстракт непрерывной струей подают в определенный объем промывной жидкости, из которого промытый экстракт поступает во второй объем промывной жидкости и т. д. [c.148] Полученное выражение позволяет вычислить концентрацию распределяющегося вещества на любой ступени экстракционной системы в зависимости от количества растворителя, прошедшего через систему. [c.148] Как видно из уравнения (21), распределение концентраций при динамической полупротивоточной экстракции соответствует закону Пуассона. Оно графически выражается кривой с максимумом, абсцисса которого определяется равенством (22). При наличии в исходной смеси нескольких компонентов каждый из них распределяется по ступеням в соответствии со своим значением коэффициента распределения и при достаточно большом числе ступеней т и достаточном объеме пропущенного через систему растворителя компоненты практически полностью разделяются. Этот метод столь же эффективен и значительно более удобен, чем статическая полупротивоточная экстракция. [c.149] Рассмотрим условия разделения двух веществ, отвечающие заданным чистоте и степени извлечения. Пусть степень извлечения вещества I равна ei, его чистотаЕх/ез, а соответствующие величины для вещества II 1 — я (1 —82)/(1—ei). Допустим, что для выполнения этих условий необходимо через экстракционную систему с т ступенями пропустить объем растворителя, равный W. Определим величины w и т. [c.150] Величины 1 и 2 легко найти непосредственно по таблице из работы [10] или по графику (рис. 1). [c.151] В этом случае параметр т), который можна назвать коэффициентом разделения системы, стремится к у 02101. С возрастанием же v /v в стремится к единице, а число ступеней т — к бесконечности. [c.152] Таким образом, для разделения прометия и неодима с требуемой эффективностью необходимо пропустить через экстракционную систему с 60 ступенями объем ТБФ, в 48 раз превышающий объем водной фазы в каждой ступени. [c.153] Необходимое число ступеней зависит не только от отношения коэффициентов распределения, но и от их абсолютных величин. Для разделения, например, европия и самария (Di = 10, Оч = = 5) при тех же условиях, что и для прометия с неодимом, потребуется, как показывает расчет, 294 ступени (т = 0,877). Для разделения же пары церий — лантан, характеризующейся низкими значениями коэффициентов распределения (Oi = 0,21, D2 = 0,105), требуется лишь 47 ступеней (г) = 0,71), Отношение же коэффициентов распределения во всех трех случаях одно и то же (Di/D2=2) [11]. [c.153] Если при полупротивоточной экстракции только одна фаза перемещается из одной ступени в другую, а вторая фаза разделяется на независимые порции по ступеням, то при полном противотоке обе фазы (например, водная и органическая) непрерывно перемещаются по системе, от ступени к ступени, в противоположных направлениях. При этом образуются только две фракции, но зато процесс протекает непрерывно. [c.155] После пуска в ход процесса противоточной экстракции на каждой ступени происходит постепенное накопление разделяемых веществ и изменение их концентраций до тех пор, пока не установится стационарное состояние, характеризующееся определенным стационарным распределением концентраций в системе. [c.155] Для расчета равновесной экстракционной системы с полным противотоком в больщинстве случаев можно пользоваться следующим приближенным методом. [c.157] Из выражений (62) и (64) видно, что, зная объемные скорости движения фаз в системе или даже их отношения, можно определить число ступеней экстракционной и промывной частей системы, необходимое для заданного разделения. [c.158] Вернуться к основной статье