Wykład 11 Aparaty ekstrakcyjne wstęp

Nasza ocena:

3
Pobrań: 952
Wyświetleń: 2429
Komentarze: 0
Notatek.pl

Pobierz ten dokument za darmo

Podgląd dokumentu
Wykład 11 Aparaty ekstrakcyjne wstęp - strona 1 Wykład 11 Aparaty ekstrakcyjne wstęp - strona 2 Wykład 11 Aparaty ekstrakcyjne wstęp - strona 3

Fragment notatki:

Aparaty ekstrakcyjne. Wstęp
Ekstrakcję można wykonywać w aparatach o działaniu okresowym i w aparatach o działaniu ciągłym. Można budować aparaty jednostopniowe i aparaty wielostopniowe. Najprostszym rozwiązaniem technicznym jest oczywiście ekstraktor okresowy stanowiący jeden stopień teoretyczny, może to być po prostu zbiornik. Trochę bardziej skomplikowany jest ekstraktor jednostopniowy o działaniu ciągłym. Instalację taką przedstawiono na poniższym rysunku:
Proces ekstrakcji przedstawiony na schemacie zilustrujmy na trójkącie Gibbsa:
Ekstrakcji poddaje się surowiec przedstawiony na wykresie punktem F. Celem procesu jest uzyskanie rafinatu o składzie przedstawionym punktem R. Poprzez dobór odpowiedniej ilości ekstrahenta C uzyskuje się mieszaninę w punkcie M, która wyznacza skład ekstraktu w punkcie E. Jeśli z ekstraktu E usunie się ekstrahent, to uzyskuje się mieszaninę składników A i B o składzie reprezentowanym przez punkt Ek. Podobnie, jeśli z rafinatu usunie się ekstrahent, to w wyniku tej operacji uzyska się roztwór A+B oznaczony na wykresie punktem Rk.
Wyjaśnienia wymaga także użycie do ekstrakcji rozpuszczalnika przedstawionego punktem CF. Najłatwiej można to wyjaśnić na trójkącie Gibsa. Przedstawmy fragment trójkąta w pobliżu wierzchołka C. Zmieszanie destylatu CR i CE daje w efekcie mieszaninę CF'. Z kolei zmieszanie roztworu CF' z czystym ekstrahentem C daje rozpuszczalnik CF stosowany jako ekstrahent w procesie.
Aparatura stosowana do wielostopniowej przeciwprądowej ekstrakcji ciągłej została pokazana na poniższym diagramie.
Jeśli każdy stopień ekstrakcyjny przedstawić jako prostokąt, to schemat tego procesu można narysować w postaci:
Na schemacie DE i DR oznaczają węzły oczyszczania surowego ekstraktu E1 i rafinatu Rn. Z surowca F i ekstrahenta C uzyskuje się ekstrakt końcowy Ek i rafinat końcowy Rk. Gdyby ekstrakt E poddać rektyfikacji w celu wydzielenia składnika B, to pozostałość będzie reprezentowana przez punkt W i będzie mieszaniną substancji A i C (może to być mieszanina jedno lub dwufazowa).
Jeśli w procesie rektyfikacji ekstraktu składnik B odbierany jest jako destylat, to korzyści energetyczne mogą wynikać ze zmniejszenia stosunku orosienia w zastosowanej kolumnie rektyfikacyjnej. Natomiast, gdy składnik B odbierany jest jako ciecz wyczerpana, to korzyści te mogą wynikać także z różnic w ciepłach parowania wody i rozpuszczalnika, o czym była mowa w poprzednim rozdziale.
Teraz przypomnijmy tylko jeszcze raz pojęcie minimalnej i maksymalnej ilości rozpuszczalnika, którą można zastosować w procesie ekstrakcji. Szczególnie istotna jest minimalna ilość rozpuszczalnika, gdyż w procesach rzeczywistych dąży się do zastosowania jak najmniejszej, ale oczywiście większej niż minimalna, ilości często drogiego ekstrahenta. Pojęcie minimalnej ilości rozpuszczalnika można bardzo łatwo zinterpretować wykorzystując trójkąt Gibbsa.


(…)

regułę dźwigni dla odcinka FMminCmin otrzymuje się:
.
Proces wielostopniowy przeciwprądowy
W przypadku ekstrakcji przeciwprądowej należy postępować odmiennie. Jeśli założy się stężenie składnika pożądanego w rafinacie, to na wykresie zadane są punkty surowca F i rafinatu R. Wówczas minimalna ilość rozpuszczalnika Cmin jest wyznaczana także z reguły dźwigni dla odcinka FMminCmin, lecz położenie punktu Mmin uzyskuje się poprzez połączenie punktu R i takiego punktu Emin, dla którego przedłużenie konody przechodzi przez punkt F.
Stosując regułę dźwigni można zapisać:
lub To postępowanie wynika ze sposobu przedstawiania procesu wielostopniowej ekstrakcji przeciwprądowej na wykresie trójkątnym. Schemat procesu wielostopniowego przeciwprądowego przedstawiono na diagramie:
Aby zademonstrować ten proces…
…) rysuje się prostą łączącą surowiec F z ekstrahentem C. Na tym odcinku oznacza się położenie punktu M (np. korzystając z reguły dźwigni). Przez zadany punkt Rn oraz punkt M kreśli się prostą do przecięcia z linią rozpuszczalności i otrzymuje się punkt E1. Wykorzystując równanie (2) znajduje się położenie punktu Q kreśląc proste F-E1-Q oraz Rn-C-Q. Po znalezieniu bieguna operacyjnego można wykorzystywać…
… na wykresie prostokątnym, jeżeli odpowiednio wyrazi się stężenia w fazie ekstraktowej i w fazie rafinatowej.
. oraz Przy użyciu tych stężeń można napisać bilans procesu ekstrakcji jednostopniowej, w której otrzymuje się rafinat o stężeniu X oraz ekstrakt o stężeniu Y.
po przekształceniu:
Za pomocą tego równania oraz linii równowagi w układzie X, Y znajduje się składy faz po ekstrakcji. W tym celu na wykres nanosimy punkt o współrzędnych ( ). Z punktu tego kreślimy prostą pod kątem którego tangens jest równy - A / C . Punkt przecięcia prostej z linią równowagi przedstawia otrzymane w wyniku ekstrakcji równowagowe składy faz - rafinatowej i ekstraktowej.
Wielostopniowa ekstrakcja krzyżowa
Jeżeli efekt ekstrakcji jednostopniowej jest niezadowalający, wówczas stosuje się kilkakrotne kontaktowanie surowca…
… rozpuszczalnikiem. Taki proces nosi nazwę ekstrakcji wielostopniowej krzyżowej. Jeżeli jeden stopień ekstrakcji, tj. mieszalnik i odstojnik oznaczymy symbolicznie kwadratem, to schemat takiej ekstrakcji dla n - stopni będzie wyglądał następująco; W wyniku ekstrakcji otrzymujemy rafinat surowy Rn, oraz szereg ekstraktów surowych E1 , E2, ..., En. Ilości i składy rafinatów, a także ekstraktów oblicza się zakładając…
... zobacz całą notatkę



Komentarze użytkowników (0)

Zaloguj się, aby dodać komentarz