Многоступенчатая экстракция

Перекрестная экстракция

При перекрестной экстракции сырьем каждой ступени, кроме 1-ой, является рафинатный раствор предыдущей ступени. В каждую ступень подается свежий растворитель, и экстракция производится как одноступенчатая.

Перекрестную экстракцию применяют, когда необходимо обеспечить высокое качество рафината:

- не считая затраты;

- растворитель дешевый, регенерация не требуется, т.к. извлеченные компоненты не представляют ценности и опасности для окружающей среды.

Недостатки: большой расход растворителя, большие энергозатраты

на его регенерацию, высокая металлоемкость.

Экстрактные растворы сбрасывают в канализацию, если растворитель – вода.

Дано: F, xF, Первая ступень рассчитывается как в одноступенчатой экстракци. Имея расход F и его состав, соединяем точки F и С прямой линией. Точка пересечения прямой с бинодальной кривой М1 соответствует min расходу растворителя.

;

Действительный расход растворителя берется с избытком

.

С учетом его расхода по правилу рычага находим точку М. Через точку М проходит нода, ее концы R₁ и Е₁ характеризуют составы рафинатного и экстрактного растворов в 1-ой ступени.

Количество рафинатного раствора 1-ой ступени находим по правилу рычага: .

Все последующие ступени рассчитываются аналогично, но не требуется находить min расход растворителя, а расход растворителя принимаем.

Положение токи М₂ находим по правилу рычага: , проводим ноду через точку М₂.

Построение продолжается до тех пор, пока очередная нода пройдет через точку R_N или несколько ниже. Число нод соответствует числу теоретических ступеней.

В реальных производственных условиях равновесие не достигается, т.к. невозможно обеспечить идеальное перемешивание и идеальное расслаивание, действительных ступеней:

.

С увеличением расхода растворителя число ступеней уменьшается.

Многоступенчатая противоточная экстракция

Дано: F, xF, Материальный баланс для всего аппарата: . Материальный баланс 1-ой ступени: . Материальный баланс 2-ой ступени: Материальный баланс N-ой ступени: . Определим положение полюса ……

Порядок расчета:

1. Определим минимальный расход растворителя.

2. Определим действительный расход растворителя.

3. С учетом расхода растворителя по правилу рычага находим точку М.

.

Соединяя точки R_N и М находим Е₁, т.к. .

Через точки (F, E₁) и (R_N, С) проводим прямые до пересечения в точке P – полюсе.

.

Проводим ноду через точку Е₁, находим точку R₁. Проводим прямую через точки P и R₁, находим Е₂ – состав экстрактного раствора 2-ой ступени. Проводим ноду через точку Е₂ – получаем R₂. Построение продолжается до тех пор, пока очередная нода пройдет через точку R_N или ниже.

Число нод равно числу теоретических ступеней.

Ноды не параллельны (параллельные ноды - частный случай).