книги / Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии.-1

Рис. 8.5. Система жидкость^жидкость с одной (в) и с двумя (б) ларами частично раство» рныых друг в друге компонентов (при / « const).

или жидкость), вершина С — вторичному растворителю или экс­ трагенту (жидкость).

На рис 8.3: линия abcdKd'c'b'a — пограничная (бинодальная) кривая; поле внутри этой кривой — область смесей, расслаиваю­ щихся на две сосуществующие фазы, состав которых выражается точками на кривой; поле вне пограничной кривой — область нерасслаивающихся (гомогенных) растворов; точка К — критиче­ ская точка; левая часть пограничной кривой — ветвь рафинатов (остатка первичного растворителя после извлечения из него экстра­ гируемого вещества); правая часть пограничной кривой — ветвь экстрактов; отрезки bb\ сс\ dd\ соединяющие фигуративные точки сосуществующих фаз, — хорды равновесия (конноды) *.

На рис. 8.4: линия abode — пограничная кривая; поле слева— область трехкомпонентных гетерогенных смесей; поле справа — область расслаивания; сторона треугольника ВС характеризует составы верхнего потока (раствор экстрагируемого вещества в рас­

жении проходят через вершину треугольника А .

* Описание графической интер­ поляции хорд равновесия на тре­ угольной диаграмме см. в примере 8.1.

С

363

4.Коэффициент распределения экстрагируемого компонента

Вмежду фазами экстракта и рафината выражается соотношением:

где Ув — содержание экстрагируемого компонента В в фазе экстракта, % (масс.); хБ — равновеснее содержание экстрагируемого компонента В в фазе рафината, Ç6 (масс.).

Обычно коэффициент распределения зависит от концентраций, поэтому аналитические расчеты [8.1] дают только приближенный результат.

5. Прямоугольные диаграммы.

Если взаимной растворимостью первичного (А) и вторичного

(С) растворителей можно пренебречь, для графического расчета используют более удобную прямоугольную диаграмму в коорди­ натах хв — Ув (массовые относительные доли). При этом

когда из-за скученности линий треугольная диаграмма не дает достаточной точности.

По оси ординат откладывают отношение содержания одного из компонентов тройной системы к сумме содержаний двух других компонентов, а по оси абсцисс — отношение содержания другого компонента к этой же сумме. Часто используются, например, следующие координаты:

а) Координаты X, Y—z, Z и X — Y * для системы жидкость — жидкость (рис. 8.5; обозначения те же, что на рис. 8.3):

Вспомогательная диаграмма для нахождения хорд равновесия.

Рис* 8<6i Система жидкость—жидкость с одной (л) и с двумя {б) парами частично раство» римых друг в друге компонентов (при t = const).

Формулы для обратного пересчета:

б) Координаты X ' , У — z', Z ' для системы твердое тело — жид­ кость (рис. 8.6; обозначения те же, что на рис. 8.4):

жание компонентов А, В, С в фазе рафината

7. Жидкостная экстракция в пе­ рекрестном токе.

Уравнение общего материального

'баланса л-й ступени экстрагирова­ ния * (рис. 8.7, а):

Уравнение материального баланса л-й ступени по экстрагируе­ мому компоненту:

В случае, когда* взаимной растворимостью первичного раство­ рителя и экстрагента можно пренебречь, для расчета применяют прямоугольную диаграмму в координатах х'—у \

Количество первичного растворителя А (в кг или кг/с) в ис­ ходной смеси:

* Значения индексов: F — исходная смесь; «S — вторичный растворитель или экстрагент; R — рафииат; Е — экстракт.

Рве. 6 7. Жидкостная экстракция в перекрестном токе.

366

Количество вторичного растворителя Сп (в кг или кг/с) в экс­ тракте:

Угол наклона рабочей линии а характеризуется соотношением:

* Число ступеней изменения концентрации (число ступеней экс­ трагирования) определяется числом рабочих линий на диаграмме (рис. 8.7, б).

В случае частичной взаимной растворимости первичного рас­ творителя и экстрагента для расчетов пользуются треугольной диаграммой (рис. 8.7, в).

Положение точки Мп, характеризующей общий состав смеси на л-й ступени, определяется по правилу рычага из соотношения потоков GH,n-i/Gs,n-i.

Составы рафината хп и экстракта уп, выходящих с л-й ступени, определяются концами хорды равновесия (R„ и £„), проведенной через точку Мп. Количества рафината и экстракта определяются также по правилу рычага.

Необходимое число теоретических ступеней экстрагирования определяется числом хорд равновесия EnRn, вмещающихся при построении на диаграмме до достижения заданного состава ра­ фината xR.

Состав и количество экстрактов или рафината после отгонки растворителя определяются точкой пересечения луча, проведен­ ного через вершину треугольника С и фигуративную точку сырого экстракта или рафината, со стороной АВ.

Порядок расчетов и графических построений см. в примерах

8.2и 8.3.

8.Противоточная жидкостная экстракция.

Уравнение общего материального баланса л-ступенчатой экс­ тракционной установки (рис. 8.8, а):

Уравнение материального баланса по экстрагируемому компо­ ненту:

В случае, когда взаимной растворимостью первичного раство­ рителя и экстрагента можно пренебречь, количество чистых рас­ творителей первичного СА и вторичного Gc по всем ступеням уста-

Минимальные коэффициенты возврата экстракта Явмт и ра­

ной,или исчерпывающей, частей колонны) хорды равновесия ab, проходящей при своем продолжении через точку F, с ординатами, проведенными через фигуративные точки Е' и R ’:

Р*мвн = GH, JGE= P£MMH£t/£i£;

(8 20)

Рнмвв ■= nW°B = рвмвн/?/Р£п+|.

Минимальным возвратам соответствует бесконечно большое необходимое число ступеней экстрагирования. Рабочие коэффи­ циенты возврата:

где Р — коэффициент избытка возврата, всегда больший единицы.

Количества потоков и расход растворителя рассчитываются путем последовательных вычислений:

Необходимое число теоретических ступеней экстрагирования определяется графически с помощью диаграмм X, Y —z, Z и X —Y (рис. 8.9, б). Методика построения описана в примерах 8.10 и 8.11.