Бір корпусты экстракциялы аппаратты экстракция процессі - Курстық жұмыстар!!! - WwW.Sabakka.Ucoz.Kz - Қазақша рефераттар,курстық және дипломдық жұмыстар т.б

Басты бет » Курстық жұмыстар!!!

Бір корпусты экстракциялы аппаратты экстракция процессі



КІРІСПЕ
    Экстракция дегеніміз – бір немесе бірнеше ерітілген заттарды бір сұйықтықты біріншімен араласпайтын (не бөлшектеніп араласатын) басқа сұйықтықтан бөліп алу.
    Бұл процесті бағалы өнімдерді балқытылған қоспалардан бөліп алу үшін және сондай-ақ концентрациялы ерітінділер алу үшін қолданады. Ең бастысы экстракцияны біртекті сұйық қоспаларды бөлудің  негізгі әдістерінің бірі ретінде қарастыруға болады.
    Көптеген жағдайларда экстракцияны ректификациямен байланыстыру кезінде пайдаланады. Еріткіште L ерітілген M таратылатын зат және еріткіш концентрайиясы қатыспаған болсын. Екінші G (экстрагент) еріткішін M таралынатын заттың бастапқы ерітіндісінен таңдап алуға және таралатын заттан тазартылған L (рафинат) ерітіндісін алуға болады.
    Жылу жұмсалып ректификацияға бөлінетін қоспадағы бастапқы заттың концентрациясының өсуін азайтады, алғашқы экстрагендеу бастапқы қоспаның бөлінуіне жылу шығындарын едәуір қысқартады.
    Экстрагенті жаңғырту үшін ректификацияның орнына кейде қарапайым су буымен айдау, суалту, екінші деңгейлі экстракция (реэкстракция) қолданылады, көбәне кристалдану және химиялық тазалау әдістерін қолданады.
2.1 Экстракция процесіндегі тепе-теңдік

Сұйық – таралатын зат тек – сұйық болып келген кейбір жүйелердің тепе-теңдігі таралу заңдылығына бағынады. Осы заңға сәйкес, тұрақты температурадағы тепе-теңдік концентрация қатынасының екі сұйық фазалар арасында таралуы тұрақты шама және ол таралу коэффициенті деп аталады.
G және L таралу фазалары, ал cG1 және cL1, cG2және cL2, cG3 және cL3 cG  және cL концентрация тепе-теңдіктері болсын. Онда таралу заңдылығы бойынша
мұндағы   таралу коэффициенті.
(2) теңдеуіндегі концентрация кг/м3-пен өрнектеледі. Егер заттек фазасында таралатын концентрацияны у пен х арқылы және G мен L фазаларындағы тығыздықты ρG және ρL арқылы өрнектесек, онда (2) теңдеуі келесі түрге көшеді:

                                          ур=  ,                                                      (3)

                                             Ap=   .                                                           (4)


Өте аз х-тің концентрацияларында  (1+Аρ)х көбейтіндісін ескермеуге болады. Сондықтан

                                                уρ=Аρх                                                           (5)

деп алынады.
 х-у  диаграммасы. Егер G мен L фазаларын құрайтын сұйықтардың өзара еруін ескермесек, онда әрбір фаза екі компонентті ертіндіні береді. (5) теңдеуіне сәйкес х-у координаталар осьтері бойынша тепе-тең құрамаларды көрсете отырып, түзу түріндегі тепе-тең сызықты аламыз.
 Бірақ практикада (5) тепе-теңдігі бірінші жуықтаудың өзінде тепе-теңдікке сәйкес келебермейді, өйткені шындығында таралу коэффициенті тұрақты шама емес: ол тек табиғаттағы өзара қатынастағы заттектер мен температурадан және қысымға ғана байланысты емес, сонымен қатар концентрацияға да байланысты. Сондықтан х-у координаталар жүйесінде тепе-теңдік сызығы уρ=f(х) қысығының пішінін береді.   шамасы әрбір нақты жағдай үшін тәжірибе барысында анықталады.
Үшбұрышты диаграмма. фазалар өзара еріткіші кезінде құрамын координаталары бар диаграммада көрсетуге болмайтын фазаның әрқайсысы экстракция уақытында үш компонентті еріткішті береді. Мұндай үш компонентті фазаның құрамын үшбұрышты диаграмма деп аталатын үшбұрышты координаталар жүйесінде көрсетуге болады.

Тең қабырғалы үшбұрыштың L, G және M төбелері таза компоненттерді: L берілген қоспаның еріткіші, G экстрагентті және M таратылатын заттекті береді. LM, MG және GL қабырғаларының әрбір нүктесі екі компонентті еріткіштің құрамына сәйкес.
Диаграмманың ішкі аумағындағы әрбір нүктесі үш компонентті еріткіштің құрамына сәйкес (немесе үш еселі қоспа). Еріткіштегі әрбір компоненттің құрамын анықтау үшін диаграмманың әрбір қабырғалары 100% (массалық, көлемді және мольдық) немесе бірлік ретінде алынып, оның қабырғаларына шкалалар кескінделген. Еріткштің немесе қоспаның құрамы үшбұрыштың әрбір қабырғасына параллель жүргізілген кесінділердің ұзындығымен анықталады. Мәселен, N нүктесі L еріткішінің  20%, G еріткішінің 50% және таралатын M заттегінің  30% сипатталады.
Үшбұрышты диаграммада араластыру процесін кескіндеу. Үшбұрышты диаграммада үш компонентті қоспа құрамының өзгеру процесін кескіндеуге болады. Егер мысалы N нүктесіне сәйкес еріткішке M компонентін қоссақ, онда G және L компоненттерінің құрамаларының қатынасы өзгермейді. Осы еріткіштерді қанағаттандыратын нүкте NM түзуіне тиісті және үшбұрыштың M төбесіне жақындаған сайын қоспа M компонентімен молая түседі.   
Егер N  қоспасынан M компонентін алсақ (немесе тұрақты құрамын екі компонентті қоспасымен арыластырсақ), онда оның құрамына NP түзуінің бойында жатқан нүктелер сәйкес келеді және қоспада M компоненті аз болса, сонша құрамы үшбұрыштың LG қабырғасына жақындайды. PM  түзуінде жататын нүктелерге сәйкес құрамалардың барлық қоспаларында M компонентінің құрамы өзгерген сайын қалған екі компоненттің (G және L) мөлшерлерінің қатынасы тұрақты болып қалады.
N  қоспасын G еріткішмен араластыру NG сызығымен сипатталады.

Үшбұрышта диаграммада араластыру процестері. Рычаг ережесі. Екі үш компонентті R және E құрамаларды араластыру құрамы бастапқы құрамаларды қосатын RE түзуінде жататын N нүктесімен үш еселі қоспаны құрайды. Егер R және E алынған еріткіштерінің мөлшері белгілі болса, онда түзуде нүктесінің орналасуы

                                   мөлшері                                            (6)

рычаг ережесімен анықталады.
Осыдан, егер N қоспасын қандай да әдіспен R және E екі фракцияларына бөлсе, онда R, E және N қоспаларына сәйкес болатын осы нүктелер бір ғана REN түзуінде жатады. Егер N қоспасының мөлшері оның құрамы және фракция құрамдары белгілі болса, онда осы фракциялардың мөлшерін төмендегі өрнектермен анықтауға болады:

                 мөлшері                                              ( 7)

                 мөлшері                                               ( 8)

REPLGM1234567890%

Үшбұрышты диаграммадағы тепе-теңдік қисығы. Үшбұрышты диаграмма сұйық – таралатын заттек  сұйық болып келген үштік жүйеде тепе-теңдікті кескіндеуге қолданылады. Үштік жүйеде тепе теңдік туралы ұғым алу үшін, таралу М заттегінің екі еріткіштерінің гетерогендік қоспасына аралатыру процесін қарастырайық. Таралатын заттегі екі еріткішінде де шексіз ерісін. Ал еріткіштері шектелген өзара еріткіштіктері болсын.
Берілген үшбұрышты диаграммадан егер M және L, сонымен қатар M және G, құрамы диаграмманың LM және GM қабырғаларындағы нүктелермен сипатталатын, біртекті екі компоненті еріткішті құраса, онда L және M еріткіштері біртекті ертіндіні үлкен емес LR және EG  учаскелерінде ғана құрайды. RE учаскесінде кез келген еріткіштердің қоспасы қаныққан екі компонентті біртекті екі R еріткішіне (қаныққан G еріткіші L-де) және еріткішіне (қаныққан L еріткіші G-да) бөлінеді. Екі пайда болған қабаттардың әрқайсысындағы қаныққан еріткіштің мөлшері екі фазалық жүйенің орташа құрамын өрнектейтін N нүктесінің орналасуына байланысты және (6) - (8) өрнектерінен рычаг ережесі бойынша анықталады.


N құрамды қоспаға таралатын M заттегін қоссақ, онда құрамы жылжыған NM түзуінде жататын N1 нүктесін сипаттайтын және үш қабаттты қоспаны аламыз. құрамды қоспа мөлшерлері E1N1:R1N1 қатынаста болатын құрамы тепе-тең R1 (L  еріткішінің фазасы) және E1 (G  еріткішінің фазасы) екі фазаға бөлінеді.
Қоспаға М1, М2 , М3 ... келесі порцияларды қосу арқылы құрамы                 N1, N2 , N3 ... болатын үш қабатты қоспалар қатарын аламыз. Олар бірінші жағдайдағыдай R2 және E2, R3 және E3 және т.с.с. үш қабатты тепе-тең құрамаларға бөлінеді. Бір фазаның жоғалуына қарай (біздің жағдайда N5) тепе-тең еріткіштердің массалық қатынастарының өзгеретінін диаграммадан байқауға болады. Таралатын компонентпен көбірек араластыру арқылы N6 құрамды үш қабатты біртекті еріткіштерді аламыз.  
R1 және E1, R2 және E2 сызықтарын қосу арқылы диаграммада тепе-тең  құрамаларды қосатын  R1E1, R2E2 тепе-тең хордаларды аламыз. Тепе-теңдік хордалары азаю арқылы кризистік деп аталатын К нүктесінде жиналады.
Тепе-тең құрамаларға сәйкес келетін нүктелерді RR1R2…K…E2E1E қисығымен қосу арқылы бинодальды қисығын деп аталатын тепе-теңдік қисығын аламыз. Ол қисықтың RK тармағы L еріткішінің тепе-теңдік құрамының фазасы сипаттайды, ал екінші EK тармағы G еріткішінің тепе-теңдік құрамының фазасы сипаттайды.
Бинодальды қисығы және сызығы үшбұрышты диаграммада екі фазалы қоспаға сәйкес келетін аймақты шектейді; бұл аймақтағы диаграмманың ауданы бір фазалы еріткішке сәйкес келеді. Экстракция процесі үшін тек қана екі фазалы қоспаның ауданы қарастырылады.
Үшбұрышты диаграмма бойынша ψ таралу коэффициентін табу өте оңай. Себебі R және Е екі еріткіштері үшін ψ таралу коэффициенті

                                                      (9)

тең болады, сонымен қатар ψ-дің  мәні бірден үлкен, бірден кіші немесе бірге тең болуы мүмкін.
Тепе-теңдіктің хорласы фазалардың компоненттері мен құрамы арқылы анықталады.
Бірнеше тепе-теңдік хордаларын қарастырайық. Мысалы, 13.6-суретіндегі тәжірибе арқылы салынған тепе-теңдіктің типтік диаграммасы.
Олардың көлбеуінің көмегімен таралу коэффициентінің өзгеруінің сипаттамасы туралы айтуға болады. Жалпы жағдайда тепе-теңдік хордаларының көлбеулері өзгереді. Сондықтан үштік жүйеде таралу коэффициенті тұрақты болмайды. Мұны тәжірибе арқылы құрастырлған 5-кестеден көруге болады.

5-кесте. анилин–н-гептан–толуол жүйесіндегі фазалық тепе-теңдік.

Анилинді фазалар құрамы, % (массасы)    Гептанды фазалар құрамы, % (массасы)    Таралым коэффициенті
анилин    толуол    н-гептан    анилин    толуол    н-гептан    
95,3    -    4,7    7,8    -    92,2    -
888,6    3,7    7,7    11,5    6,1    82,4    0,61
73,4    12,5    14,1    20,1    17,3    62,6    0,72
61,8    17,7    20,5    31,5    21,3    47,3    0,83
Кризистік нүктесі:    46    22    32    1,00


Екі фазаның да құрамы бірдей болатын К нүктесі арқылы сипатталатын үш қабатты қоспа үшін ψ таралу коэффициенті бірге тең.
Тепе-теңдік хордаларын және кризистік нүктені табу. Эксперименттік мәліметтерге сәйкес үшбұрышты диаграммада көп емес тепе-теңдік хордалары жүргізілген. Бірақ есептеу практикасында гетерогендік аймақтың ішінде кез келген тепе-теңдік хордасын салу қажет. Осы мақсатпен суретте жасалғандай үшбұрышты диаграммада қосатын сызық деп аталатын сызықты жүргізеді.
Қосатын сызықты салу үшін тепе-теңдік құрамаларды сипаттайтын EKR бинодальды сызығының екі EK және RK тармақтарындағы R және E, R1 және E1, R2 және E2 нүктелері қолданылады.
Суретте көрсетілгендей Е, Е1, Е2... және R, R1, R2 ...нүктелері арқылы диаграмманың МG және МL қабырғаларына параллель С, С1, С2 ... нүктелерінде қиылысқанша дейін сызықтарын жүргізеді. Қиылысу нүктелері арқылы қысықты жүргізіп, жылжудың кризистік К нүктесінде тепе-теңдік сызығын қиятын  СС1С2 ... К  қосу сызығын табамыз.
R' нүктесі арқылы өтетін тепе-теңдіктің кез келген хордасын табу үшін тепе-теңдік қисығының оң жақ тармағында С' нүктесімен қиылысқанша дейін диаграмманың МL қабырғасына параллель R'С' салу сызығын жүргізу керек. Одан кейін сол жақ тармақтың Е' нүктесімен қиылысқанша дейін диаграмманың МG қабырғасына параллель С' нүктесінен екінші С'Е' салу сызығын жүргізу керек.  R' және Е' нүктелерін қосу арқылы R'Е' тепе-теңдік хордасын аламыз. Қосу сызықтардың көмегімен тепе-теңдік хордаларын табуды тепе-теңдік хордаларының иетерполяциясы деп атайды.
Үшбұрышты диаграмманың түрлері. Келтірілген тепе-теңдіктің типтік диаграммасынан басқа да үшбұрышты диаграмманың түрлері кездеседі: еріткіштігі шектелген екі зонамен, олар еріткіштігі шектелген бір аймаққа бірігуі мүмкін. Өзара еріткіштіктің бөлігін үш компонентте қамтитын жағдайы болуы және бұл үш зонада бір бірімен қосылып суретте көрсетілгендей жүйені құрастыруы мүмкін. Біртекті еріткіштердің аймағы (І), екі фазалы (ІІ) және үш фазалы (ІІІ) аймақтары көрсетілген.

Тепе-теңдікке температураның әсер етуі. Жоғарыда келтірілген тепе-теңдік диаграммаларының барлығы тұрақты температура кезінде құрастырлғандығын айта кеткен керек. Сондықтан тепе-теңдік қисықтары изотермалар деп аталады.     
Температура жоғарлаған сайын компоненттердің өзара еріткіштігі артады, және гетерогендік екі фазалы жүйенің бар болу аймағы азаяды. 13.9-суретінде әртүрлі температура кезіндегі тепе-теңдік қисықтары келтірілген, мұндағы t1< t2< t3< t4.
Қысымның тепе-теңдікке әсері. Сыртқы қысымның өзгерумен болатын аз еріткіштік сұйықтардың еруінің өзгеруі үлкен емес және көп жағдайда оларға мән бермеуге болады. Демек, сыртқықысымның өзгеруіне байланысты үшбұрышты диаграммадағы тепе-теңдік сызығының орналасуы өзгермейді, тепе-теңдік диаграммасы түрін тек шамалы қысым аумағы үшін сақтайды.








 
2.2 Экстракцияның материалдық балансы

Масса ауыстырмалық процестер үшін экстракцияның материалдық балансы дифференциалдық және интегралдық формадағы теңдеулермен өрнектеледі ((11.7) –(11.13) теңдеулерін қараймыз). Фазаларының бірен-саран өзара еріткіштігінде олардың шамалары аппарат биіктігіне қарай тұрақты болмайды. Демек, қатынасыда айнымалы болады. Бұдан мынадай қорытынды шығады:координаталар жүйесінде экстракция сызығы фазалардың бірен-саран өзара еріткіштігінде түзу сызық болмайды.
Жалпы ағымда материалды баланстың теңдеуі келесі түрде жазылады:
                                  
  F+S=R+E                                                        (10)
мұндағы F, R – бастапқы қоспа мен алынған рафинаттың сәйкес массалық мөлшері, кг/с; S, E – экстрагент пен алынған экстрактаның сәйкес массалық мөлшері кг/с.
Егер (10) теңдеуін келесі түрде жазсақ:
                                   F+S=N=R+E                                                        (11)
Онда материалдық баланстың теңдеуі бастапқы F+S ағымдардың орын ауыстыру процесі ретінде үшбұрышты диаграммада (10) графикпен (N нүктесі арқылы өрнектелетін үш қабатты қоспа құрумен және осы үш қабатты қоспаны шектелген ағымдарға бөлумен) берілуі мүмкін.
Егер қалған үш ағымның құрамы мен мөлшері белгілі болса, онда   
                                         S/F=FN/SN                                                    (12)
Рычаг ережесі бойынша диаграммадан

                                S=F(FN/SN)                                                          (13)
экстраген процесі үшін қажет мөлшерді немесе алынған рафинат ағымдары мен экстракта мөлшерлерінің арасындағы қатынасты
                             R/E=EN/RN                                                      (14)
сонымен қатар кезкелген ағымнан құрамын табуға болады.
2.3 Экстракция процесінің кинематикалық заңдылықтары

Экстракция процесінің кинематикалық заңдылықтары масса берілу негізгі заңдарымен анықталады. Экстракция кезінде екі сұйық фазалардың арасында масса алмасу болады, яғни таратылатын заттек бір сұйықтан екінші сұйыққа ауысады. Фазалық түйісудің бетін үлкейту үшін сұйықтың біреуін белгілі шамадағы тамшыға дейін бытыратады. Сонымен, таратылатын заттек тұтас фазадан тамшы бетіне ауысып, содан кейін оның ішкі бөлігі арқылы немесе фазаның бетінен тамшыдан тұтас фазаның ағымына өтеді. Үш жағдайды қарастырайық.
Бірінші жағдай - тұтас фазадағы диффузиялық кедергімен салыстырғанда тамшы ішіндегі диффузиялық кедергі шамалы. Бұл жағдайда масса алмасу тұтас фазаның ішіндегі диффузиялық кедергімен анықталады. Масса берілу коэффициенті массаалу коэффициентіне тең деп алынуы мүмкін, ал фазадан фазаға таралу заттегінің көшірілу мөлшері келесі қатынаспен анықталуы мүмкін:  
                       
                                    M=βсΔхmF                                                       (15)
Масса алу коэффициенті келесі ұқсастықтың жуық теңдеуімен есептелінеді:
                            Nuдс=1,13 Редс0,5,                                                     (16)
мұндағы Nuдс=βсd/Dс - тұтас фазаға арналған Нуссельттің диффузиялық саны; Редс=Wd/Dс - тұтас фазаға арналған Пекленің диффузиялық саны; βс - тұтас фазадағы масса балу коэффициенті, м/с; Dс - тұтас фазада таратылатын заттектің диффузиялық коэффициенті м2/с; d -тамшының диаметрі, м; W - тұтас фазадағы тамшының қозғалысының салыстырмалы жылдамдығы, м/с.
Екінші жағдай – тамшы ішіндегі диффузиялық кедергі ескермеуге болмайды, бұл уақытта тұтас фазаның диффузиялық кедергісі шамалы. Бұл жағдайда масса алмасу тамшының ішіндегі диффузиялық кедергімен анықталады. Масса берілуі коэффициенті масса алу коэффициентіне тең деп алынуы мүмкін, ал фазадан фазаға көшірілген заттектің мөлшері

                                 M=βдΔуmF                                                       (17)
құрайды.
Масса алу коэффициенті ұқсастықтың келесі жуықтау теңдеуімен анықталуы мүмкін:
                         Nuдд=0,00375 Ре'дд,                                                     (18)
мұндағы Nuдд=βдd/Dд - дисперсиялық фазаға арналған Нуссельттің диффузиялық саны; Редс= •  - дисперсиялық фазаға арналған Пекленің түрлендірілген диффузиялық саны; βд - дисперсиялық фазадағы масса балу коэффициенті, м/с; Dд - дисперсиялық фазада таратылатын заттектің диффузиялық коэффициенті м2/с; d -тамшының диаметрі, м; μд және μс - дисперсиялық және тұтас фазалардың сәйкес динамикалық тұтқырлық коэффициенті фазадағы тамшының қозғалысының салыстырмалы жылдамдығы, Н•с/ м2.
Үшінші жағдай- тұтас фазадағы және тамшының ішіндегі диффузиялық кедергіні ескермеуге болады,  тамшы ішіндегі де және тұтас ортадағы массаның таралуын ескеру қажет. Бұл жағдайда массаны алу коэффициенттерін есептеу үшін (16) және (18) теңдеулерін қолдануға болады. Одан кейін  масса берілу коэффициенттері
                                                                                    (19)   
немесе                                                                        (20)

өрнектерімен табылады.



2.4 Экстракция процесінің принципті сызбалары

Химиялық өндірістерде көбіне келесі экстрация сызбалары қолданылады: бір ретті экстракция, қиылысқан тогы бар еріткішті көп ретті экстракция, қарсы токты еріткішті көп ретті экстракция, үзіліссіз қарсы токты экстракция, басатылы қарсы токты экстракция.
Бір ретті экстракция. Бір ретті экстракция периодты немесе үзіліссіз тәсілмен өткізілуі мүмкін. Бір ретті периодты экстракцияның сызбасы  берілген. Аппаратқа хF концентрациялы таралатын заттегі бар бастапқы F ерітінді толтырылады және оған уG концентрациялы G еріткішінің пропорциясы қосылады. Тепе-теңдік орнағанша дейін екі сұйық араластырылады. Араластырылу аяқталғаннан кейін сұйықтар сол аппаратта қатбарланады. Біраз тұрғаннан кейін хR концентрациялы R рафинатының төменгі қабаты, одан кейін уE концентрациялы Е экстратының жоғарғы қабаты төгіледі.
Фазаларды қабаттарға бөлу үшін ерекше тұндырғыштар қолданылады. Бұл жағдайда бір ретті экстракция процесі үзіліссіз тәсілмен өткізіледі, өйткені бастапқы F еріткішін және тұндырғыштан жаңа G еріткішті үзіліссіз қосқанда алынған E экстраты мен R рафинаты үзіліссіз енгізіледі. F, G, E, R мөлшерлері уақыт бірлігіне жатады.
Бір ретті экстракция процесі үшбұрышты диаграммада көрсетілуі мүмкін (13.12, а-сурет). Бастапқы F еріткішінің орын ауыстыру кезінде G еріткішімен N нүктесімен сипатталатын FG түзуіндегі орыны G еріткіші мен бастапқы F еріткішінің мөлшерлерінің қатынасына байланысты болатын үш қабатты қоспаны құрайды. Қабаттар жасалғаннан кейін нүктесі арқылы өтетін тепе-теңдік хордасының ұштарына тиісті болатын, құрамы және нүктелерімен  екі тепе-тең фазалар құрылады.   
Еріткіш пен бастапқы ерітінді санының әртүрлі қатынасын таңдай отырып, рычагтың ережесіне сәйкес, экстрактың немесе рафинаттың қажетті құрамын алуға болады
                                     F/G= GN/FN.                                 (21)
Диаграмма бойынша алынған еріткіштің көлемі артқан сайын рафинаттың көлемі азаяды
                                     R/Е=ЕN/RN,                                (22)
бірақ оның жиілігі артады және бастапқы ерітіндінің барлық порциясы еріткіштің тым көп порциясымен араласып кететіндей жағдай туындауы мүмкін.
Еріткіштің туындысының көлемін теңдеу бойынша табуға болады
                                    Gmах= FFN'/GN'.                            (23)
Жоғалатын рафинаттың құрамы R'  нүктесіне жауап береді.
Басқаша айтқанда, еріткіштің көлемінің азаюы экстрактінің шығуын төмендетеді және экстрактідегі таралатын заттың концентрациясын көтеріледі, бірақ еріткіштің порциясының аса төмендеуі оның бастапқы ерітінді порциясында толығымен еріп кетуіне әкелуі мүмкін. Экстрагенттің мұндай минимальді саны келесі қатынастан табылуы мүмкін
                                                Gmіп=FFN''/GN''.                            (24)
Жоғалатын экстрактінің құрамы Е'' нүктесіне жауап береді.
Фазалардың өзара ерітілмеуі кезінде бір реттік экстракцияның процесі   х-у диаграммасында көлбеу бұрышының тангенсі F бастапқы ерітінді мен S еріткіштің салмақтарының қатынасына тең болатын аb түзуімен                 көрсетілген. Диаграмма бойынша салмақтарының әртүрлі қатынастары кезінде рафинат пен экстрактінің құрамдарын табуға болады. Егер еріткіштің көлемін көбейткен кезде қандай да бір тазалық деңгейіндегі рафинатты алуға болса, онда экстрактінің шектелуі уЕmах нүктесімен анықталады.
Қарастырылған екі диаграммадан, бір реттік экстракцияны жүргізу нәтижесінде  алынған рафинат пен экстрактінің құрамдары тең салмақта болады және бастапқыдан айырмашылығы болмайтынын көреміз.
Осы сызба бойынша жүргізілген экстракция процесінің тиімділігі онша емес және қарастырылған тәсіл өндірісте кең таралуын тапқан жоқ.
Бастапқы ерітіндінің сол бір порциясын өңдеу үшін ерітіндінің жаңаша порциясын қолдана отырып,  оны көбірек өткізген жағдайда ғана экстракцияның тиімділігі көтерілер еді. Мұндай процесті өткізудің тәсілі еріткіштің қиылысқан тогының көп реттік экстракциясы деп аталады.



















 
3.1 Экстрактордың есеп айырысуы

    Экстракция процесін жүзеге асыруда қолданылатын аппараттарды экстракторлар деп атаймыз. Химиялық өнеркәсіпте экстракторлардың келесі негізгі түрлері қолданылады: қоспалы тұндырғыш, колонналы және орталық пештік экстракторлар.
    Қоспалы тұндырғыш экстракторлар. Экстракцияның бір сатысын жүзеге асыру үшін (фазаларды араластыру және олардың бөлінулері) процесті өз кезеңімен жүргізетін (алғашында араластыру, кейін қабаттала бөлінуі) бір аппарат пайдалануға болады, немесе екі аппарат қолданып: біреуінде – араластырып, ал екіншісінде – қабаттала бөлінуі (тұндырылуы); бұл аппараттарда процесс үздіксіз әдіспен жүргізіледі.
    Араластыру кезінде сұйықтардың біреуі кішкентай тамшыларға айналып майдаланады (дисперсті фаза), олар басқа сұйықта таралады (толық фаза). Дисперсті фаза жеңіл не ауыр сұйықтықтан, сондай-ақ экстракт немесе рафинаттан тұруы мүмкін.
    Өнеркәсіпте экстракцияның бірнеше сатысын жиі қолданылады. Сатының кез келген санын құлама түрінде қиылыспен немесе – жиі –қарсы ағындық қозғалыспен байланысқан сұйықтықтар жалғайды.
    Қарапайым қоспалы тұндырғыш экстракторлардың периодты қозғалысы араластырғышты аппарат болып табылады.
    Бірретті үздіксіз әдіспен экстракция жүргізу үшін қоспамен тұндырғыштан тұратын агрегат қолданылады.
    Кең көлемде таралған қоспаларға: араластырғышты аппарат, түріндегі қоспалар, инжекторлық, диафрагмалық және трубалық қоспалар және қарапайым желдеткіштер жатады.
    Араластырғышты аппарат түріндегі қоспаға бастапқы ерітіндімен еріткіш үздіксіз енгізіледі, ал қоспа сол сияқты аппараттан ізін басушы тұндырғыш арқылы үздіксіз түрде шығарылады. L және G сұйықтықтарын осы типтегі қоспаға енгізуді (және сұйықтықтарды одан шығаруды) өзіндік ағынмен жүргізуге болады.
    Колонналық экстракторлар. Колонналық экстракторлар тозаңдатқыш, қондырмалы, табақшалық, роторлы-дискті болып бөліктерге бөлінеді. Осы типтегі барлық экстракторлар жоғары фазалық байланыс бір сұйықтық фазасынан басқа сұйықтық фазасына тамшы майдалануының өтуі нәтижесінде дамиды. Біріншісі дисперсті, ал екіншісі – дисперсионды деп аталынады. Дисперсионды фаза G сияқты жеңіл сұйықтық және L сияқты ауыр да бола алады.





















3.2 Есеп

    Судың қайнау температурасы   рт. ст.  T= (74.25+273)˚K; атмосфералық қысым кезінде  ˚K;  атмосфералық қысым кезіндегі су буының жылулығы r=539  ккал/кг;    рт. ст.  r=555  ккал/кг
    Тищенко формуласына шаманың сандық мәндерін қойып, 280мм рт. ст.  қысымы кезіндегі қайнау температурасының өсіндісін ала аламыз.

 ˚С

    Ерітіндінің қайнау температурасын анықтау үшін алынған шаманың судың қайнау температурасына қосамыз.
 ˚С

Мысал VII 13. 270 см рт.ст. қысымындағы бензолдың қайнау температурасын анықтау. Бензолдың қайнау температурасы қалыпты қысымда 80,18˚С-қа тең. 20˚С қысымдағы бензол буы 74,7мм рт. ст.-ға тең екендігін ескерген жөн.
    
Шешімі. Қайнау температурасын анықтау үшін екі әдіс қолданамыз.

Дюринг әдісі – VII. 19 теңдеуі.
Сұйықтық ретінде суды аламыз.

К константа
 

мұнда  ˚С – атмосфералық қысымдағы судың қайнау температурасы
 ˚С

К константаны біле отырып, 270 мм рт. ст. кезіндегі    бензолдың қайнау температурасын анықтаймыз.
 

осыдан

 ˚С

мұнда  ˚С – 270 мм рт. ст. кезіндегі судың қайнау температурасы шығады.

Брату әдісі - VII.20 теңдеуі

 

 

мұнда   бензолдың қысымы VII.20 теңдеуіндегі  π- дің шыққан мәнін қойып, мынаны аламыз.

 ;       

Демек,
 

осыдан,   ˚С бензолдың сындық температурасын есептегенде, мынаны ала аламыз.
 
ҚОРЫТЫНДЫ
    Экстракция дегеніміз – бір немесе бірнеше ерітілген заттарды бір сұйықтықты біріншімен араласпайтын (не бөлшектеніп араласатын) басқа сұйықтықтан бөліп алу.
    Бұл процесті бағалы өнімдерді балқытылған қоспалардан бөліп алу үшін және сондай-ақ концентрациялы ерітінділер алу үшін қолданады. Ең бастысы экстракцияны біртекті сұйық қоспаларды бөлудің  негізгі әдістерінің бірі ретінде қарастыруға болады.
Сұйық – таралатын зат тек – сұйық болып келген кейбір жүйелердің тепе-теңдігі таралу заңдылығына бағынады. Осы заңға сәйкес, тұрақты температурадағы тепе-теңдік концентрация қатынасының екі сұйық фазалар арасында таралуы тұрақты шама және ол таралу коэффициенті деп аталады.
    Масса ауыстырмалық процестер үшін экстракцияның материалдық балансы дифференциалдық және интегралдық формадағы теңдеулермен өрнектеледі
    Экстракция процесінің кинематикалық заңдылықтары масса берілу негізгі заңдарымен анықталады. Экстракция кезінде екі сұйық фазалардың арасында масса алмасу болады, яғни таратылатын заттек бір сұйықтан екінші сұйыққа ауысады. Фазалық түйісудің бетін үлкейту үшін сұйықтың біреуін белгілі шамадағы тамшыға дейін бытыратады. Сонымен, таратылатын заттек тұтас фазадан тамшы бетіне ауысып, содан кейін оның ішкі бөлігі арқылы немесе фазаның бетінен тамшыдан тұтас фазаның ағымына өтеді.
Химиялық өндірістерде көбіне келесі экстрация сызбалары қолданылады: бір ретті экстракция, қиылысқан тогы бар еріткішті көп ретті экстракция, қарсы токты еріткішті көп ретті экстракция, үзіліссіз қарсы токты экстракция, басатылы қарсы токты экстракция.
    Экстракция процесін жүзеге асыруда қолданылатын аппараттарды экстракторлар деп атаймыз. Химиялық өнеркәсіпте экстракторлардың келесі негізгі түрлері қолданылады: қоспалы тұндырғыш, колонналы және орталық пештік экстракторлар.
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР

1.    Основы жидкостней экстракции / Под ред. Г. А. Ягодина. М.: Химия, 1981.
2.    Трейбал Р. Жидкостная экстракция. М.: Химия, 1966.
3.    Иониты технологии / Под ред. Б.П. Никольского и П. Г. Романкова. Л.: Химия, 1982.
4.    Лыков А. В. Теория сушки. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергия, 1968.
5.    Романков П. Г., Рашковская Н. Б. Сушка во взвешенном состоянии. 3-е изд., перераб. и доп. Л.: Химия, 1979.
6.    Гельперин  Н. И. Основные  процессы  и  аппараты  химической
                  технологии. М Химия, 1974.
7.    Дытнерский Ю. И. Просцессы и аппараты химической технологий. М.: Химия , 1995.
8.    Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты технологий М.: Химия, 1971.

Санат: Курстық жұмыстар!!! | Салған: Maxo | Уақыты: 12-12-2010, 10:15
Көрулер: 4593 | Жүктелді: 372 | Түсiнiктер : 1 | Рейтингі: 0.0/0
Барлық түсініктер: 1
1 aygera   (11-04-2013 13:16)
бул рефератты калай алуга болады. жуктесем ашылмайды ештене жок. алде платный ма

Түсініктерді тек сайтқа тіркелгендер ғана қоса алады!
[ Тіркелу | Кіру ]
Жоғары