Экстракция. Экстрагенты. Физико-химическая природа экстракции. Технологические схемы экстракционных установок очистки стоков

При относительно высоком содержание в ПСВ растворимых орга­нических веществ, представляющих техническую ценность (Фенолы, ж.к, бутилацетат, бутанол). Эффективным методом очистки является экстракция органическими растворителями - экстрагентами. Э. осно­вана на распределении загрязняющего вещества в смеси 2— х взаимонерастворимых жидкостей соответственно его растворимости в них. Отношение взаимно уравновешивающих концентраций в 2-х несмешивающихся (слабосмешивающихся) растворителях при достижении равнове­сия является постоянным и называется коэффициентом распределения.

Кр = Св / С_ст

где: Св, С_ст, конц. экстрагируемого вещества в зкстрагенте и СВ при установившемся равновесии, кг/м³.

Кр зависит от t, наличие примесей.

После достижения равновесия Св вэкстрагенте >, чем в СВ. Сконцентрированное в экстрагенте вещество отделяется от растворителяи может быть утилизировано. Экстрагент после этого вновь ис­пользуется в техническом процессе очистки.

Для успешного протекания Э. экстрагент должен иметь следую­щие свойства: хорошую экстрагирующую способность (высок и Кр), се­лективность, малую растворимость в воде, t кип, выделяемого ве­щества, малую взрывоопасность. Не должен взаимодействовать с экс­трагируемым веществом, подвергается гидролизу. Методы экстрагиро­вания органическим веществ по схемам контакта зкстрагента с СВ можно разделять на перекрестно точные, ступенчато-противоточные и непрерывно-противоточные. Прямоток в Э. не применяется.

Многоступенчатая экстракция.

а) перекрестная экстракция

6) ступенчато-противоточная экстракция

1—подача СВ, 2, 3, 4 - экстракционные установки, 5 подача чистого зкстрагента, 6-выпуск обработанной СВ, 7- отводотработан­ного энстрагента, 8-отстойникиили сепараторы.

При многоступенчатой перекрестной схеме (РИС а) сточ­ная вода на каждой ступени контактирует со свежим экстрагентом, что требует значительных расходов.

При ступенчато-противоточной экстракции (РИС.б) каждая ступень включает перемешивающие устройство для смешения Фаз и отс­тойник для их гравитационного разделения. Могут применяться также центробежные сепараторы, обладающие более высокой разделительной способностью по сравнению с гравитационными. Вода и экстрагент движутся навстречу друг к другу, экстракт последующей ступени смешивается в смесители сводной фазой предыдущей ступени. Смеси­тель должен обеспечивать максимальную степень диспергирования экстракта в воде исключающую, однако, возможности образования стойкий эмульсий, которые препятствуют разделению фаз.

Ступенчато-противоточную экстракцию может быть непрерывной или периодической (при малых количествах СВ).

При непрерывных противоточной экстракции вода и экстрагент движутся навстречу друг к другу в одном аппарате, обеспечивающим диспергирование экстрагента в воде: при этом примеси СВ непрерыв­но переходит в экстрагент. Если плотность обрабатываемой СВ боль­ше плотности экстрагента, то вода вводится в экстракционную ко­лонку сверху, а экстрагент снизу (РИС. а)). Если же плотность СВ меньше плотности экстрагента, то экстрагент вводится в верхнюю часть колонны, а СВ в нижнюю (РИС.б)).

РИС. Схема процесса непрерывной экстракции.

1,2 - подача соответственно экстракта и СВ.

3,4 - отвод соответственно отработанного экстракта и обработанной СВ.

Технологическая схема ПСВ экстракционным методом зависит ко­личество и состава СВ, в свойства экстрагента, способов его реге­нерации обычно включает 4 установки.

1. Подготовка воды перед экстракцией - отстойники, флотаторы, фильтры, нейтрализаторы, охладители.

2. Экстракций - колонны для улавливания паров экстрагента, собственно экстракционная колонна, резервуары (сборники экстра­гента). Конструкция экстракционных колонн зависит от способа кон­такта СВ и экстрагента. Существуют колонны без насадок и с насад­ками из керамики, металла, пластмасс. Применяются также тарельча­тые колонны, колонки с пульсацией потоков.

3. Регенерация экстрагента из СВ. Отгонка экстрагента обычно осуществляется в насадочной колонне, в которую сверху подается обработанная СВ, а снизу - острый пар. Регенерация в зависимости от свойств экстрагента и его товарной стоимости может осущест­вляться отдувкой воздухом или другими газами, а также реэкстрак­цией.

4„ Регенерация экстрагента из экстракта - теплообменник, по­догреватель, одно- или двухступенчатая регенерационная колонна, охлаждающие устройства, сепараторы.