11. Экстракция в системе жидкость-жидкость и твердое тело – жидкость. Массопередача при экстракции.

Экстракцией называют процесс разделения жидких смесей и извлечения необходимых компонентов из твердых веществ при помощи жидкого растворителя (экстрагента), избирательно растворяющего только извлекаемые компоненты.

Экстракция в системе «жидкость – жидкость»

Экстракцией в системе «жидкость – жидкость» называется процесс извлечения растворенного вещества или веществ из жидкости с помощью специальной другой жидкости, не растворяющейся или почти не растворяющейся в первой, но растворяющей экстрагируемые компоненты.

В экстрактор загружаются исходный раствор F, содержащий распределяемое (экстрагируемое) вещество или вещества М, и растворитель L. Жидкость, используемая для извлечения компонентов, называется экстрагентом (Е). Массообмен между фазами протекает при их непосредственном контакте. Полученная в результате экстракции жидкая смесь поступает в разделитель, где разделяется на экстракт (Э) – раствор экстрагированных веществ в экстрагенте и рафинат (R) – остаточный раствор, из которого экстрагированы извлекаемые компоненты. Разделение смеси на экстракт и рафинат происходит в результате отстаивания или сепарирования. Процесс экстракции проводится в аппаратах различной конструкции – экстракторах. Экстракция широко используется для извлечения ценных продуктов из разбавленных растворов, а также для получения концентрированных растворов.

Выщелачивание

Выщелачиванием (выщелачивание – частный случай экстракции) называется извлечение из твердого тела одного или нескольких веществ с помощью растворителя, обладающего избирательной способностью.

В пищевой промышленности выщелачиванием обрабатывают капиллярно-пористы е тела растительного или животного происхождения. В качестве растворителей применяются: вода – для экстрагирования

сахара из свеклы, кофе, цикория, чая; спирт и водно-спиртовая смесь – для получения настоев в ликеро-водочном и пиво-безалкогольном производствах; бензин, трихлорэтилен, дихлорэтан – в маслоэкстракционном и эфиромасличном производствах и др. Выщелачивание является основным

процессом в свеклосахарном производстве и применяется для извлечения сахара из сахарной свеклы. С помощью бензина извлекается растительное масло из семян подсолнечника.

Процесс выщелачивания заключается в проникновении растворителя в поры твердого тела и растворении извлекаемых веществ. Равновесие при выщелачивании устанавливается при выравнивании величин химических потенциалов растворенного вещества и его химического потенциала в твердом материале. Достигаемая концентрация раствора, соответствующая его насыщению, называется растворимостью.

Кинетическая закономерность процесса экстракции определяется основным законам массопередачи. Для увеличения площади поверхности фазового контакта одну из фаз диспергируют в виде капель и другой сплошной фазе. Площадь поверхности фазового контакта определяется задержкой дисперсной фазы в экстракторе и средним поверхностно-объемным диаметром капель. Распределяемое вещество диффундирует из сплошной фазы к поверхности капель, а затем внутрь капли либо, наоборот, из капли через поверхность раздела фаз в сплошную фазу. Массопередача внутри капель осуществляется молекулярной и конвективной диффузией. Конвекция внутри капель возникает за счет циркуляции жидкости.

12. Экстракция в системе жидкость-жидкость. Схемы процессов экстракции. Конструкция экстракторов.

Экстракцией в системе «жидкость – жидкость» называется процесс извлечения растворенного вещества или веществ из жидкости с помощью специальной другой жидкости, не растворяющейся или почти не растворяющейся в первой, но растворяющей экстрагируемые компоненты.

В экстрактор загружаются исходный раствор F, содержащий распределяемое (экстрагируемое) вещество или вещества М, и растворитель L. Жидкость, используемая для извлечения компонентов, называется экстрагентом (Е). Массообмен между фазами протекает при их непосредственном контакте. Полученная в результате экстракции жидкая смесь поступает в разделитель, где разделяется на экстракт (Э) – раствор экстрагированных веществ в экстрагенте и рафинат (R) – остаточный раствор, из которого экстрагированы извлекаемые компоненты. Разделение смеси на экстракт и рафинат происходит в результате отстаивания или сепарирования.

В промышленности используют периодическую или непрерывную  экстракцию  по следующим схемам : одноступенчатой, многоступенчатой противоточной и многоступенчатой с перекрестным током экстрагента.

Конструкции экстракторов. По принципу организации процесса экстракторы делятся на аппараты периодического и непрерывного действия. По принципу действия экстракторы подразделяют на ступенчатые и дифференциально-контактные. В свою очередь, ступенчатые экстракторы делят на смесительно-отстойные и ящичные аппараты. Ступень таких аппаратов представляет собой совокупность смесителя и отстойника. К группе дифференциально-контактных аппаратов относят колонные экстракторы. Наибольшее распространение из них получили, тарелочные и насадочные аппараты (аппараты без подвода внешней энергии), а также роторно-дисковые, пульсационные, центробежные аппараты (аппараты с подводом внешней энергии).

Тарельчатые экстракторы представляют собой колонные аппараты с ситчатыми тарелками различных конструкций, снабженными переливными устройствами. Взаимодейств ие фаз происходит в перекрестном

токе на каждой тарелке. Диспергируемая фаза (легкая или тяжелая) проходит через отверстия в тарелках и дробится на капли. Сплошная фаза движется вдоль тарелки от перелива к переливу. Капли на тарелках коа-

лесцируют и образуют сплошной слой жидкости над тарелкой (тяжелая жидкость) или под тарелкой (легкая жидкость). Подпорный слой секционирует экстрактор по высоте и обеспечивает подпор для диспергиро-

вания жидкости через отверстия тарелок. Секционирование экстрактора снижает обратное перемешивание фаз и приводит к увеличению средней движущей силы процесса.