3. Методы осуществления экстракции

Любой процесс экстракции содержит следующие стадии: 1) смешение растворителя с разделяемой смесью, обеспечивающее их контактирование; 2) разделение образовавшейся смеси на рафинатный и экстрактный р-ры. В зав-ти от числа ступеней экстракции и способа их соединения различают следующие разновидности процесса экстракции: однократную, многократную и противоточную.

П ри однократной экстракции: исходное сырье F в один прием обрабатывают заданным кол-вом растворителя L в смесителе С. Образовавшуюся в результате контакта смесь разделяют в отстойнике О на рафинатный R и экстрактный S растворы, которые отводят из аппарата.

При многократной экстракции: исходное сырье F и соответствующие рафинатные р-ры R_i обрабатываются порцией свежего растворителя на каждой ступени экстракции, где имеются смеситель С и отстойник О. При этом рафинатный р-р направляется в следующую ступень экстракции, а экстрактные р-ры S₁, S₂, S₃, после каждой ступени экстракции выводятся из системы. При таком способе обработки исходная разделяемая смесь F поступает в первую ступень экстракции, а окончательный рафинатный р-р R₃ отбирается из последней ступени.

Очевидно, в этом случае можно получить лучшее качество рафинатного раствора по сравнению с однократной экстракцией, однако выход конечного рафинатного раствора (рафината) уменьшается.

Противоточная экстракция характеризуется многократным контактированием в противотоке рафинатных и экстрактных р-ров, целью которого является обеспечение заданного изменения их составов. Противоточное контактирование фаз может быть осуществлено либо в системе аппаратов типа смеситель-отстойник, либо в аппарате колонного типа с контактными устройствами различных конструкций.

Противоточная экстракция обеспечивает получение продуктов заданного качества при высоких их выходах. Бывает также многоступенчатая противоточная экстракция с флегмой и многоступенчатая противоточная экстракция двумя растворителями.

4. Однократная экстракция

Для расчета процесса однократной экстракции необходимо располагать бинодальной кривой с конодами и составом сырья, определяемой (∙) F. В результате расчета определяют удельный расход растворителя g_L/g_F,кол-во образовавшихся рафинатного и экстрактного р-ров g_R и g_S, содержание в них растворителя x_LR и х_LS, выходы рафината g_Р и экстракта g_Q.

Проводят однократную обработку сырья F раст-лем L. На ∆-ой диаграмме смесь сырья и р-ля определяется (∙), лежащими на прямой LF, к-ая хар-ет постоянство соотношения комп-тов А и В при разбавлении исходной с-мы р-лем L.

N₁ и N₂ –мин-ный и макс-ный расход р-ля при однократной экстракции. Расход р-ля должен быть выбран таким, чтобы (∙)N тройной системы располагалась м/у (∙)N₁ и N₂ внутри области, ограниченной бинодальной кривой.

Пусть расход р-ля выбран таким, что его смесь с сырьем хар-зуется (∙)N, а конц-я р-ля в смеси будет равна х_LN. Тогда расход р-ля g_L определится из следующего соотношения: откуда

На основании первого св-ва ∆-ой диаграммы кол-во образующихся рафинатного g_R и экстрактного g_S р-ров опр-ся из соотношения: и уравнения мат. баланса экстракции

Конц-и р-ля в рафинатном x_LR и экстрактном x_LS р-рах опр-ются (∙)ами, полученными при пересечении горизонталей, проведенных из (∙)ек R и S, со стороной ∆-ка AL.

При удалении р-ля из рафинатного р-ра получим рафинат, характеризуемый (∙)Р, к-рая находится на стороне АВ, так как содержание р-ля в рафинате равно нулю. Положение (∙) определяется прямой, проходящей через (∙)ки р-ля L и рафинатного р-ра R и пересекающей сторону АВ ∆-ка в (∙)Р. Аналогично определяется (∙)Q.

Выходы рафината g_P и экстракта g_Q могут быть найдены на основании первого св-ва ∆-ной диаграммы