9. Стадии экстрагирования. Материальный баланс процесса экстракции.

Процесс экстрагирования состоит из трех стадий:

1. Приведение смеси, подлежащей экстрагированию, в тесный контакт с растворителем при обеспечении максимальной поверхности соприкосновения;

2. Разделение образовавшихся фаз путем использования любых методов разделения - отстаивания с последующей декантацией, центрифугированием, фильтрацией, добавлением веществ вызывающих расслоение (высаливание) или кристаллизацию. В результате получают два продукта - экстракт и рафинат.

3. Удаление и регенерация растворителя из каждой образовавшейся фазы. Оно может в зависимости от свойств веществ осуществляется дистилляцией, ректификацией, сушкой, сублимацией и т.д.

Экстрагирование может осуществляться периодическим или непрерывным способами при противоточном или перекрестном движении фаз в аппаратах различных конструкций.

Анализ процессов экстрагирования осуществляется с использованием треугольных диаграмм, т.к. всегда приходится иметь дело как минимум с тремя компонентами. Если принимать, что один из компонентов является полностью нерастворимым в другом, то такие процессы могут быть изображены в обычных прямоугольных координатах. При этом по оси X откладывают значение концентрации распределяемого между фазами вещества в одной фазе (начальной или исходном растворе и полученном рафинате), а по оси Y в другой фазе (исходном растворителе и полученном экстракте).

Если участвующие в процессе экстракции фазы практически нерастворимы, то материальный баланс процесса описывается общим уравнением. При однократном взаимодействии фаз (периодическая экстракция) материальный баланс процесса по потокам принимает вид уравнения:

F + S = Е + R,

где F, S-количества исходного paствоpa и экстрагента соответственно, кг.

Е и R - количества полученного экстракта и paфинатa соответственно, кг.

Уравнение материального баланса может быть использовано и для непрерывного процесса при условии, что все входящие в него величины выражаются в единицах расхода, например в кг/с. Для рассматриваемого случая уравнение рабочей линии процесса экстракции описывается общим для массообменных процессов уравнением. Поэтому для анализа и расчета процесса экстракции в условиях взаимной нерастворимости фаз можно использовать известный метод графического построения равновесной и рабочей линии на фазовой диаграмме у - х, с помощью которого определяют движущую силу процесса и высоту экстрактора (например, через ЧТТ или ЧЕП).

Однако чаще участвующие в жидкостной экстракции фазы обладают частичной взаимной растворимостью. Поэтому количества потоков по высоте экстрактора будут изменяться, и на диаграмме у - х рабочая линия будет криволинейной. Поскольку в этом случае система является как минимум трехкомпонентной, то для анализа таких систем целесообразно воспользоваться треугольной диаграммой для построения не только равновесных, но и рабочих концентрационных зависимостей.