ЭКСТРАКЦИЯ Экстракцией называется процесс избирательного поглощения компонентов жидкой

ЭКСТРАКЦИЯ Экстракцией называется процесс избирательного поглощения компонентов жидкой смеси другими не растворимыми или частично растворимыми в ней жидкостями или «сверхкритическими флюидами» , называемыми экстрагентами. Поглощаемые компоненты называют экстрагируемыми или распределяемыми, а компоненты исходной смеси не растворимые или частично растворимые в экстрагенте инертными или растворителями. В результате экстракции, как правило, образуются две жидкие фазы: экстракт раствор извлеченных компонентов в экстрагенте и рафинат остаток исходной смеси, обедненный распределяемыми компонентами.

ЭКСТРАКЦИЯ Использование экстракции для разделения жидких смесей имеет смысл при условии экономической целесообразности. Как правило, это достигается в следующих случаях: 1. Разделение разбавленных растворов, если удается подобрать экстрагент, извлекающий компоненты, содержащиеся в малых концентрациях, что позволяет получить их концентрированный раствор в экстрагенте. Последующая ректификация малого количества экстракта потребует меньших затрат, чем ректификация большого количества исходной смеси; 2. Разделение азеотропных смесей или смесей компонентов с близкими летучестями; 3. Разделение смесей, растворитель в которых разлагается при высоких температурах, что не позволяет использовать процесс ректификации.

ЭКСТРАКЦИЯ При проведении процесса экстракции можно выделить следующие стадии: 1) диспергирование одной из фаз (исходная смесь, экстрагент) в другой для обеспечения развитой поверхности их контакта и больших значений коэффициентов массопередачи; 2) собственно экстракция; 3) отделение экстракта от рафината; 4) 4) регенерация экстрагента.

ЭКСТРАКЦИЯ Основные требования, предъявляемые к экстрагенту: а) экстрагент должен обладать избирательностью (селективностью), извлекая из исходной смеси лишь необходимые (целевые) компоненты и, по возможности, не растворять остальные; б) гидромеханическое отделение экстракта от рафината возможно при различии плотности этих фаз отсюда требование на существенное отличие плотности экстрагента от плотности инертных компонентов; в) экстрагент и поглощаемые им компоненты должны обладать существенными различиями в летучести для успешного разделения экстракта с помощью ректификации или десорбции для сверхкритических флюидов. коэффициент селективности

ЭКСТРАКЦИЯ Исходная смесь состоит из двух компонентов А и В, экстрагент S извлекает только распределяемый компонент В, а инертный компонент А в экстрагенте S абсолютно нерастворим.

Одноступенчатая экстракция Материальный баланс Условие равновесия Схемы процесса одноступенчатой экстракции: а) 1 смеситель; 2 – сепаратор; б) условное обозначение ступени

Одноступенчатая экстракция - фактор массопередачи Степень извлечения

Многоступенчатая перекрестная экстракция Схема процесса многоступенчатой перекрестной экстракции

Многоступенчатая перекрестная экстракция

Многоступенчатая противоточная экстракция Схема процесса многоступенчатой противоточной экстракции

Многоступенчатая противоточная экстракция

Непрерывная противоточная экстракция Рабочая линия Изображение процесса непрерывной противоточной экстракции на Y-X диаграмме

Классификация и конструкции экстракторов По способу проведения процесса экстракторы можно подразделить на: - ступенчатые, в которых фазы достигают состояния близкого к равновесному (ступенчатая экстракция); - дифференциально-контактные, в которых фазы движутся противотоком друг к другу в неравновесных условиях (непрерывная противоточная экстракция). В зависимости от источника энергии, используемой для диспергирования и перемещения фаз, экстракторы подразделяются на: - аппараты без подвода дополнительной энергии; с подводом дополнительной энергии. В зависимости от рода сил, под действием которых происходит сепарация фаз, различают: гравитационные; центробежные экстракторы.

Ступенчатые экстракторы

Дифференциально-контактные экстракторы Экстракторы без подвода дополнительной энергии Полый колонный распыли-тельный экстрактор: 1 – колонна; 2 – распылитель; 3 – трубы для ввода тяжелой фазы; 4 – гидрозатвор; 5 – вентили

Дифференциально-контактные экстракторы Экстракторы без подвода дополнительной энергии Полочные колонные экстракторы: а) с сегментными перегородками, б) с чередующимися перегородками типа диск-кольцо. Экстрактор с ситчатыми тарелками: 1 – тарелки; 2 – сливные устройства для перетока тяжелой фазы.

Дифференциально-контактные экстракторы Экстракторы с подводом дополнительной энергии. Роторно-дисковый экстрактор: 1 – вал ротора с дисками; 2 – кольцевые перегородки.

Дифференциально-контактные экстракторы Экстракторы с подводом дополнительной энергии. Центробежный экстрактор: 1 – вал; 2 – ротор; 3 – перфорированные перегородки.