Сущность процесса экстракции

       Экстракцией называется процесс избирательного извлечения компонентов жидкой (или твердой) фазы при помощи растворителя. В растворителе хорошо растворяются извлекаемые компоненты и мало растворяются остальные компоненты. Поэтому растворитель называется избирательным или селективным.

       В нефтепереработке широко применяют процессы экстракции в системе жидкость-жидкость при очистке масел, дизельного топлива, извлечении ароматических углеводородов.

При смешении растворителя с исходным сырьем происходит перераспределение его компонентов между растворителем и остальной частью смеси. Чтобы извлечь нужные компоненты, необходимо получить гетерогенную систему, состоящую из двух жидких фаз, между которыми и распределяются извлекаемые компоненты. При контакте с избирательным растворителем образуются два раствора: экстрактный, содержащий извлеченные компоненты и рафинатный, содержащий неизвлеченные компоненты. Эти два компонента образуют расслаивающуюся систему, поэтому их можно разделить отстаиванием под действием гравитации и центробежных сил.

       При экстракции извлекаемый компонент (или смесь нескольких компонентов) распределяются между образующимися при экстракции экстрактным и рафинатным растворами согласно закону равновесия:

                                                      (66)

где   x₁ и x₂   концентрация растворенного вещества соответственно в одной и другой жидкой фазах;

     K коэффициент распределения.

Коэффициент распределения зависит от природы исходной смеси и растворителя, состава смеси и температуры.

При выборе растворителя учитывают его избирательность и растворяющую способность, которые для каждого растворителя не являются постоянными и зависят как от технологических условий процесса, так и от химического состава сырья. Чем больше избирательность растворителя, тем более четко разделяются компоненты при контакте с ним, большей избирательности соответствует больший коэффициент распределения К. Чем выше растворяющая способность растворителя, тем большую массу извлекаемых компонентов можно растворить в нем и тем, следовательно, меньше потребуется расход растворителя.

Избирательность и растворяющая способность растворителя антибатны, как правило, рост одного показателя ведет к снижению другого. При повышении температуры избирательность растворителя уменьшается, а его растворяющая способность возрастает и наоборот.

Обычно с повышением температуры растворимость в обеих фазах возрастает, а при достижении определенной температуры образуется однородный раствор эта температура называется критической температурой растворения ( КТР ). В этом случае не может быть осуществлен процесс экстракции, так как нельзя разделить экстрактный и рафинатный растворы Поэтому рабочая температура процесса должна быть ниже КТР.

.

Поскольку процесс разделения с помощью экстракции происходит только при условии, что смесь растворителя и разделяемого вещества образует гетерогенную систему, необходимо выбирать такую температуру процесса, которая обеспечивает достаточно высокую избирательность и растворяющую способность растворителя.

На процесс экстракции оказывает влияние соотношение растворителя и исходного сырья. В случае небольшого количества растворителя он при соответствующей температуре полностью растворяется в исходной смеси, образуя гомогенный раствор. При большом количестве растворителя исходная смесь полностью растворяется в растворителе, образуя также одну фазу. Каждой величине отношения растворитель — исходное сырье соответствует определенное значение температуры, при которой и выше которой данная смесь образует однофазную систему.

 

       В промышленных условиях для экстракции используются такие растворители, как фенол, фурфурол, N-метилпироллидон, бензол, диэтиленгликоль,, пропан, и др.

Для создания внутренней циркуляции потоков в экстракционных колоннах и повышения четкости экстракции поддерживается температурный градиент экстракции, т.е. температура рафинатной зоны (верх экстракционной колонны) выше температуры экстрактной зоны (низ колонны). Температурный градиент, который в большинстве случаев составляет от 5 до 30 ^оС, создается путем подачи в экстрактор сырья и растворителя с разными температурами, а также рециркуляцией части охлажденного экстрактного раствора.

       В процессе экстракции могут быть выделены три основных составляющих (условных компонента): избирательный растворитель, извлекаемые компоненты и неизвлекаемые компоненты. Поэтому для расчета процесса экстракции нашли широкое применение треугольные диаграммы. После отделения растворителя от экстрактного раствора получают экстракт, а от рафинатного раствора - рафинат.

Требования к экстрагентам

1. Высокая селективность

2. Нормальная растворяющая способность

3. Большая разность плотностей в зоне вывода экстрактного раствора ( +0, 2)

4. Большая разность температур кипения для экстрагента и и сырьевых компонентов ( 70оС +), что облегчает выделение циркулирующего экстрагента

5. Большое значение коэффициента поверхностного натяжения, чтобы избежать образования стойкой эмульсии

6. Химическая стойкость

7. Малая теплота испарения, если регенерация экстрагента идет ректификацией

8. Малая токсичность

9. Низкая температура застывания

⇐ Предыдущая10111213141516171819Следующая ⇒

Поделиться: