Сущностьи применение экстракции.Схема установки.Коэффициенты распределения и разделения

Экстракция -извлечение отдельных компонентов из жид и твер. р-ров с помощью избирательного растворителя (экстрагента). Избирательность -хорошая растворимость в экстрагенте одних компонентов в исходной смеси и слабая растворимость остальных её компонентов. В экстракции участвует минимум 3 компонента: 2 разделяемых компонента + растворитель. Образуются две фазы: экстрактная, обогащенная извлекаемыми компонентами и рафинатная, обедненная извлекаемыми компонентами. Эти две фазы отделяются друг от друга (например, отстаиванием), затем регенерируют экстрагент из обеих фаз (например, ректификацией):

Описание: в экстракционной колонне 1 происходит противоточное взаимодействие исходной смеси и экстрагента при интенсивном перемешивании. В ректификационных колоннах 2,3 под экстракционных и рафинатных фаз отгоняется экстрагент, котроый возвращается на смешение со свежим растворителем. Кубовые остатки в колонне 2,3 – экстракт и рафинат. Экстракт обогащен компонентом В.

А + В – исходная смесь; S – экстрагент; В – экстрагируемый компонент; ЭФ и РФ – экстрактная и рафинатная фазы; Э – экстракт; Р – рафинат; I – экстракционная колонна; II и III – ректификационные колонны.

Движущая сила экстракции – разность рабочей и равновесной концентраций распределяемого компонента в одной и той же фазе: .

Кроме избирательности, важная характеристика экстрагента – коэффициент распределения – отношение равновесных концентраций извлекаемого компонента в экстрактной фазе у^* и в рафинатной фазе х^*.

.

Избирательность характеризуется коэффициентом селективности (или разделения) β_SB:

, где у_А и у_В – концентрации компонентов А и В в экстракте (без растворителя); х_А и х_В – концентрации компонентов А и В в рафинате (без растворителя).

.

При β_SB = 1 разделение экстракцией невозможно. Чем больше β превышает 1, тем меньше расход экстрагента.

Экстракция обычно проводится при комнатной температуре и нормальном давлении, т.к. температура хоть и ускоряет экстракцию, но понижает селективность экстрагента, а давление на процесс не влияет. Как правило, экстракция выгоднее ректификации при разделении близкокипящих, термолабильных, азеотропных и др. смесей. Экстракцию применяют, например, при извлечении уксусной кислоты из воды, для разделения циркония и гафния и т.д.