26. При проведении процесса разделения смесей жидкостной экстракцией наибольшую эффективность достигают:

а) однократной экстракцией,

б) порционной (перекрестной) экстракцией,

в) противоточной непрерывной экстракцией,

г) прямоточной непрерывной экстракцией.

Поясните правильность выбранного ответа и представьте схемы разделения.

Ответ: а) однократная экстракция.

1– смеситель

2 - отстойник

Применяется на практике лишь когда коэффициент распределения в пользу экстрагента очень высок или когда допустимы невысокие концентрации извлекаемого вещества в экстракте.

б) порционная экстракция.

Схема позволяет из исходного раствора получить весьма чистый разбавитель. Применяется, когда необходимо получать достаточно чистый разбавитель с помощью дешевого экстрагента, не требующего регенерации.

в) противоточная непрерывная экстракция.

Наибольшей эффективностью в аспекте полноты разделения обладает схема противоточной экстракции. Эта схема чаще всего применяется в многотоннажной промышленности. В таком процессе наиболее обедненная переходящим (экстрагируемым) компонентом фаза рафината на выходе из установки встречается со свежим экстрагентом, а наиболее богатая этим компонентом фаза экстракта на выходе контактирует с концентрированным исходным раствором. Благодаря этому достигается:

- наиболее высокая средняя движущая сила процесса

-максимальная степень разделения при заданном расходе экстрагента

-наименьший расход экстрагента при заданной степени разделения.

в) прямоточная непрерывная экстракция.

В таком процессе движущая сила с каждой ступенью уменьшается и поэтому процесс не очень эффективен.

27. В чем состоят преимущества проведения процесса выпаривания в прямоточной многокорпусной выпарной установке по сравнению с использованием однокорпусной установки? Составьте тепловой баланс для однокорпусной выпарной установки.

Ответ: Преимущества использования прямоточной многокорпусной выпарной установки по сравнению с однокорпусной установкой таковы:

1) С энергетической точки зрения удаётся использовать теплоту вторичного пара, полученного в предыдущем корпусе для обогрева следующего (благодаря уменьшению температуры кипения упариваемого раствора от корпуса к корпусу).

2) Прямоточная схема, благодаря уменьшению давления в каждом последующем корпусе, позволяет осуществлять непринудительное перемещение раствора из корпуса в корпус без затрат дополнительной энергии.

3) При работе многокорпусной выпарной установки практически всегда экономически выгодно отводить экстра-пар (если есть потребитель этого пара).

Задача теплового расчёта процесса выпаривания сводится к определению необходимого теплового потока Q, расхода теплоносителя D_гр, а также требуемой поверхности теплообмена F. Для стационарного режима работы выпарной установки тепловой баланс запишется следующим образом: Q+S_oc_ot_o-W_i-S₁c₁t₁=0. Отсюда имеем:

Q=S_oc_o(t₁-t₀)=W(i-c_pt₁). Таким образом, необходимый тепловой поток расходуется на нагрев S_o кг/с исходного раствора от t_o до t₁ и на последующее испарение растворителя W кг/с при температуре t₁. П рассчитанному тепловому потоку Q найдём расход греющего пара D_гр : D_грh-Q-D_грс_кT=0, т.е. . Значит площадь поверхности теплообменаF равна: . Потери тепла в окружающую средуQ_о при определении расхода греющего пара: . Однако при расчёте площади теплообменаF труб нагревательной камеры учитывается лишь тепловой поток на процесс выпаривания Q.