Экстракция из твердых тел

Экстракция в системе твердое тело — жидкость представляет собой процесс извлечения одного или нескольких компонентов из. твердого пористого тела. Извлекаемый компбнент может быть распределен в пористом теле в виде отдельных включений или в виде раствора. При любом состоянии извлекаемого вещества само твердое пористое тело остается неизменным и играет роль только, инертного носителя.

В некоторых случаях в химической технологии проводятся про­цессы растворения твердых тел в жидкостях, когда отсутствует твердый пористый носитель и в раствор переходит вся твердая фа­за. Процессы экстракции в системе твердое тело — жидкость осу­ществляются как по периодической, так и по непрерывной схеме. Экстракцию проводят в единичных аппаратах или в каскаде экст­ракторов, работающих по противоточной схеме. Для интенсифи­кации процесса обработанное в'ещество перемешивается механиче­скими мешалками или другими методами. Процессы экстракции в

182

системах твердое тело — жидкость применяют при производстве сахара, извлечении масел из семян и в ряде других случаев.

В небольших производствах находят применение аппараты с неподвижным слоем твердого материала (рис. 165, а). Аппарат та­кого типа состоит из цилиндрического корпуса 1, ложного днища 3, откидного днища 4, штуцера для вывода экстракта 2. Как пра­вило, аппараты такого типа соединяют в диффузионные батареи (рис. 165, б). Свежий растворитель подается насосом 6 снизу

\Концентр и-. рчбанный раствор

Растворитель

 

г-                - г     - 1— _____ ^Б
_______ I______ 1__ «___ 1_______ L_rw

о Открыто • Закрыто

 

Рис. 1'6б. Экстракция в батарее диффузоров: а — устройство аппарата, б — диффузионная батарея, / — корпус, 2 — штуцер отвода экстракта, 3 — ложное дннще, 4— откидное днище, 5 — подвод свежего ""  растворителя, $ — насос для подачи растворителя

вверх через слой материала последовательно во все аппараты ба­тареи, в которых происходит экстракция. На рис. 165, б показана батарея из пяти экстракторов,-но их может быть десять и более.

Когда в одном из аппаратов достигается заданная степень извлечения, аппарат отключают, разгружают и вновь загружают свежим материалом. Разгрузка проэкстрагированного материала производится через откидное днище 4 аппарата. Трубопроводы оборудованы запорными устройствами, позволяющими Отключать аппараты для разгрузки и загрузки. На рисунке эти устройства показаны соответственно в закрытом и открытом' состояниях. Их положение показывает, что- в данный момент экстрагент последо­вательно проходит аппараты III,II, I, V, IV.

Батарея экстракторов работает по принципу противотока, т. е, свежий экстрагент взаимодействует с уже в 'значительной степени экстрагированным материалом, а наиболее концентрированный раствор — со свежим материалом. Недостатком работы диффу­зионной батареи является неравномерность обтекания массы экс­трагируемого материала в каждом аппарате и обусловленная этим малая скорость процесса. Значительно более эффективно работают экстракторы при перемешивании твердой фазы.

Шнековый экстрактор такого типа (рис. 166) представляет со­бой горизонтальный желоб 1, в котором вращается вал 2 с укреп­ленными на нем спиральными лопастями 3. Твердый материал

183

загружается в левую часть аппарата'и постепенно мешалкой пере­мещается к правой части. Экстрагент может подаваться по отно­шению к твердой фазе противотоком или прямотоком (параллель­ным током). Проэкстрагированный твердый продукт удаляется

 

Рис. 166. Шнековый экстрактор:

/ — желоб, 2— вал, 3 — мешалка со спиральными лопастями, 4 — элеватор

наклонным элеватором 4. Аппараты такого типа обеспечивают зна­чительные производительности, но требуют больших затрат метал­ла.

Вопросы для повторения. 1. Что называется процессом экстракции? 2 Каким
основным свойством должны обладать применяемые экстрагенты? 3 Из каких
систем производится экстракция компонентов? 4. Каким преимуществам облада­
ет процесс экстракции по сравнению с другими методами^ разделения? 5 Как
проводится, многоступенчатая экстракция и в чем ее преимущество? б' Как
устроены полочные колонные экстракторы для систем жидкость — жидкость?
7. В чем заключается преимущество роторно-днсковых экстракторов? 8. Каков
принцип действия и в чем преимущество экстракторов пульсирующего типа?
■rlni ,^K_n^yCJ^P°^eHaи Р^аботае-^т диффузионная батарея для экстракции из твердых
тел? ю. какие преимущества дает аппаратура, обеспечивающая перемешивание
экстрагируемого материала?             - . "

ГЛАВА 17. АДСОРБЦИЯ

Общие сведений

Адсорбцией называется процесс поглощения одного или не­
скольких компонентов из газовой смеси или раствора твердым пог­
лотителем — адсорбентом. Процесс обратим, и при изменении ус­
ловии процесса возможно выделение поглощенных веществ адсор­
бентом—десорбция.                         ,                    -            ^к

«Механизм процесса адсорбции отличается от механизма абсорб­ции, поскольку газообразный компонент поглощается не жидким а твердым поглотителем. Область применения процесса адсорбции довольно широка. Адсорбция применяется при небольших концент­рациях поглощаемого вещества, когда требуется достичь практиче-п^^{П0ЛН0Г0извлечения}этого вещества из смеси. Процессы адсорб­ции применяются в промышленности при очистке газов, осветлении

184

растворов, извлечении летучих растворителей из смеси с воздухом или другими газами." Значение процессов адсорбции в последнее время значительно возросло в связи с необходимостью получения особо чистых веществ. Различают-чисто физическую адсорбцию, при которой молекулы адсорбируемого вещества и адсорбента не вступают.в химическую реакцию, и хемдсорбщию, когда между ад­сорбентом и поглощаемым веществом возникает химическая связь-

В качестве адсорбентов применяют твердые вещества с сильно¹ развитой удельной поверхностью, выражаемой в м², отнесенных к 1 г вещества (м²/г)..По своей природе адсорбенты относятся к ве­ществам минерального и органического происхождения.

Адсорбенты характеризуются иоглотительной, или адсорбционной', способностью, выражаемой, концентрацией поглощаемого вещест­ва в единице массы или объема. Широкое распространение в ка­честве адсорбентов находят активные угли в противогазах. Высо­копористые активные угли получают путем сухой перегонки дере­ва, косточек плодов и их последующего активирования (с целью» увеличения пористости и удельной поверхности) при температуре около 900° С с добавкой активирующих веществ' (хлористрго цин­ка, кислот и др.). Удельная-поверхность активных углей очень ве­лика и колеблется-"в пределах 600—1700 м²/г*при насыпной плот­ности около 300 кг/м³. Активные угли хорошо поглощают пары ор­ганических веществ и применяются для рекуперации летучих ор­ганических растворителей.

Силикагели представляют собой обезвоженные гели кремние­вой _кислоты, получаемые обработкой силиката натрия (раствори­мого стекла) минеральными кислотами. Удельная поверхность си-ликагелей колеблется в пределах 400—700 м²/г, насыпная плот­ность составляет 400—800 кг/м³. Силикагели применяются глав^ ным образом для осушения газов. Достоинствами силикагелей яв*-ляются негорючесть и значительно большая механическая проч<-ность, чем у активных углей.

Цеолиты представляют собой природные или синтетические ми­нералы — алюмосиликаты Na, К, Mg, Ca. В промышленной прак­тике применяют главным образом искусственно приготовленные цеолиты. Цеолиты характеризуются высокой поглотительной спо­собностью по отношению к воде и применяются поэтому для глу­бокой осушки газов перед ожижением.

Ионитами называют природные и синтетические неорганические и органические продукты — глинистые минералы, ископаемые уг­ли, плавленые цеолиты, ионообменные смолы, способные притяги­вать ионы противоположного знака из раствора. Иониты облада­ют подвижными ионами, способными обмениваться на- эквивалент­ное количество ионов того же знака из растворов электролитов.

Различают аниониты — иониты, содержащие кислые активные группы, и катиониты — иониты с основными группами. Для ионно­го обмена применяют как аниониты, так и катиониты. Иониты ис­пользуют для извлечения малых количеств веществ^ растворенных в воде, при получении чистой обессоленной воды, извлечении, ма-

7—2063

185

лых количеств драгоценных металлов и др. Ионообменные смолы обладают большой обменной емкостью и высокдй избирательной способностью к отдельным ионам, что обусловило их широкое рас­пространение.

Важной характеристикой адсорбентов является количество по­глощаемого ими вещества. Количество вещества, адсорбированного единицей массы адсорбента при достижении равновесия, зависит от концентрации этого вещества и температуры. Эта зависимость выражается линиями равновесия — изотермами адсорбции. Коли­чество адсорбированного вещества возрастает при понижении тем­пературы и повышении давления. Повышение температуры и по­нижение давления способствуют процессу десорбции — удалению поглощенного вещества из адсорбента. Средняя концентрация по­глощенного вещества, достигнутая к моменту начала его «проско­ка», называется динамической активностью.

⇐ Предыдущая32333435363738394041Следующая ⇒

Поделиться: