Экстрагсия

Мазмұны

Кіріспе 3

1. Бөліп алудың жалпы сипаттамасы 5

1.1 Бөліп алу үрдісі және оны қолдану саласы туралы жалпы мағлұмат 5
1.2 «Сұйық.сұйық» жүйесіндегі бөліп алу 6
1.3 «Қатты дене.сұйық» жүйесіндегі бөліп алу 9
1.4 Экстрагентті таңдап алу 10
1.5Экстракциялау үрдісіндегі материалдық баланс 11

2. Бөліп алудың тәжірибесі 13

2.1 Экстракторлар. Топтастырылуы. Жұмыс принципі 13
2.2 Экстракциялау кезінде қолданылатын органикалық еріткіштер 17
2.3 Экстракциялау кезінде өтетін химиялық
және масса алмасу процестері. 21

3. Вибрациялық табақты аппаратта тоңазытылған тұқымнан және жемістерден экстракт алудың тәсілдерін зерттеу 26

Қорытынды 31

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі 32

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі:

1. Блинова К. Ф. и др. Ботанико-фармакогностический словарь: Справ. пособие / Под ред. К. Ф. Блиновой, Г. П. Яковлева. — М.: Высш. шк., 1990. — С. 272.
2. Минина С.А., Каухова И.Е. химия и технология фитопрепаратов. / С.А. Минина, И.Е. Каухова. – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2004. – С. 560.
3. Википедия. http://ru.wikipedia.org/wiki/
4. Леонова М.В., Климочкин Ю.Н. Экстракционные методы изготовления лекарственных средств из растительного сырья: учебно-методическое пособие./ М.В. Леонова, Ю.Н. Климочкин - Самара, Самар. гос. техн. ун-т. 2012. – С. 118.
5. Аксельруд В.А., Лысянский В.М. Экстрагирование (система твёрдое тело - жидкость). / В.А.Аксельруд, В.М.Лысянский - Л.: «Химия», 1974. — С. 256.
6. Дытнерский Ю.И., Процессы и аппараты пищевых технологии. Часть 2. Массообменные процессы. / Ю.И.Дытнерский 1995. – С. 368.
7. Лекции кафедры ОФ и БМТ, Российского университета дружбы народов (РУДН).
8. Петров Б.И. Жидкость-жидкостная экстракция: вчера, сегодня, завтра /
9. Б.И. Петров – Изв. Алт. Гос. Университета, Химия. – 2010. – Т.67. – С. 184 – 191.
10. Айнштейн В.Г. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии. – М.: Химия, 2002 г. – 1758 стр.
11. Зюлковский З. Жидкостная экстракция в пищевой промышленности. – Л.; Госхимиздат, 1963 г. – 479 стр.

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 30 бет
Таңдаулыға:

Кіріспе

Экстракциялауды сұйық еріткіштерден қажетті өнімдерді ажырату үшін, сонымен қатар қойылған еріткіштерді алу үшін кеңінен қолданады. Экстракциялаудың артықшылығы оның үрдістің төмен жұмыс температурасы кезінде жүргізілетіндігі болып келеді. Бұл жоғары температурада ыдырап кететін сұйық заттар қоспасын ажыратуға мүмкіндік береді (мысалы, антибиотиктер).
Қатты денеден эксртакциялау (шаймалау, бөліп алу) - талғамалы қабілеті бар еріткіштің көмегімен қатты денеден бір немесе бірнеше заттек алу. Шаймалау күрделі де көпсатылы үрдіс, ол қатты дене тесіктерінде еріткіштердің араласуы, алынатын заттекті еріту, экстаргенттің ядролық ағынында бөлінетін заттекті жаппай беру және қалпын бөлу жазықтығына қатты дене капиллярындағы бөліп алынатын заттектің араласуы.
Тағам өнеркәсібінде шаймалаумен өсімдіктік немесе жануарлар тегінің капиллярлық-кеуекті денесін өндейді. Мұндай үрдістердің мысалы ретінде тұздау, маринадтау, сүрлеу және т.б. жатады. Онда тұзды немесе сулы еріткіш не құрамы бойынша күрделі газ кеуекті қатты өнімнің ішіне енеді, тесіктерді толтырып тұрған сулы еріткішпен араласады да өзінің еріткіш заттегінің бір бөлігін береді.
Еріткіш ретінде суды (қызылшадан қантты, кофе, цикория, шай бөліп алу үшін), спирт және сулы-спиртті қоспа (ликер-сулы және алкогольсіз сыра өндірістерінде тұнба алу үшін), жанармай, трихлорэтилен, дихлорэтан (майлы экстракциялау және эфир майы алынатын өндірістерде) және т.б. қолданылады. Шаймалау қант қызылша өндірісіндегі ең негізгі үрдіс болып табылады. Жанармайдың көмегімен күнбағыс тұқымынан өсімдік майы шығарылады.
Экстракциялау (лат. extractіo - бөліп алу) - таңдап алынған еріткіштер көмегімен сұйық немесе қатты заттардан бір немесе бірнеше копоненттерін бөліп алу әдісі. Экстракциялау бір жолғы (бір реттік немесе көп реттік) немесе үзіліссіз (перколяция) болады. Еріткіштен экстракциялаудың қарапайым тәсілі бөлетін құйғышта (сұйықтықтың төменгі қабатын ағызуға арналған түтікті және кранды ыдыс) экстагентті бір реттік немесе көп реттік шаю болып табылады. Үзіліссіз экстракциялау үшін экстрактор немесе перколятор сияқты арнайы аппараттар пайдаланылады. Құрғақ өнімнен жеке заттекті немесе белгілі бір қоспаны (экстракт) ажырату үшін зертханада Сокслет бойынша үзіліссіз экстракциялау кеңінен қолданылады.
Зертханалық тәжірибеде химиялық талдау кезінде экстракциялау реакциялық қоспадан таза заттекті ажырату үшін немесе талдау барысында реакциялық қоспадан бір өнім реакциясын үзіліссіз жою үшін қолданылуы мүмкін. Экстракциялау мұнай өнімдерінен ароматтық көмірсутектерді, минералдық кендерден металдарды, өсімдік шикізаттарынан органикалық қосылыстарды, т.б. бөліп алу үшін қолданылады. Экстракциялау аналитикалық химияда: элементтерді химиялық талдау, оларды бөлу және тазалау, т.б. үшін қолданылады. Онда экстрагент ретінде спирт, кетон, жай және күрделі эфирлер, аминдер, т.б. қосылыстар пайдаланылады.
Экстракциялау объектілеріне қатты заттек, сонымен қатар сұйықтықты сәйкесінше біріктіруді алу жатады. Ендеше шығару үрдісін экстракциялау жүйесінде қатты дене-сұйықжәне экстракциялау жүйесінде сұйық-сұйық (сұйықтықты экстракциялау) деп бөледі.
Экстракциялауды кең мағынада таңдамалы әрекет ететін еріткіштердің көмегімен еріткіштен немесе қатты денеден бір не болмаса бірнеше компоненттер алу үрдісі деп атайды. Сондықтан экстракциялау қатты-сұйық (мысалы, цианды еріткіш кенінен алтынды экстракциялау) немесе сұйық-сұйық жүйесінде жүзеге асуы мүмкін. Ал гидрометаллургияда экстракциялау немесе бөліп алу бір еріткіште ерітілген басқа еріткіштің көмегімен біріншімен араласпайтын заттек алынатын сұйықтық экстракциялау үрдісі деп түсіндіріледі. Мұндай екі сұйық сала ретінде құрамында металл бар су еріткішті химиялық реагенттер мен органикалық сұйықтық пайдаланылады.
Экстракциялау үрдісінің сұйық қоспаны ажыратудың басқа үрдістерімен салыстырғанда негізгі құндылығы мынадай болып келеді:
oo төменгі жұмыстық температура (үрдіс бөлмелік температурада жүргізіледі);
oo екі байланысу фазасы арасында масса алмасудың үлкен жылдамдығы (сулы ерітіндіде органикалық фаза кезінде олардың байланысының айырықша аумақтығынан);
oo текті, қиын ажыратылатын элменттерді ажыратуға мүмкіндік беретін экстрагендердің жоғары іріктемелігі;
oo екі фазаны оңай ажырату (түрлі тығздықтағы араласпайтын сұйықтықтар);
oo қатты сұйылтылған ерітіндіден металл алу мүмкіндігі;
oo қажетінше алынатын металлды терең тазалау;
oo жұмсалатын реагенттерді регенерациялау мүмкіндігі;
oo үрдісті толықтай механизациялау және автоматтандыру мүмкіндігі.
Бұл жағдайлар экстракциялау үрдісін заманауи гидрометаллургияда кеңінен қолдануға негізделген.

Бөліп алудың жалпы сипаттамасы

1.1 Бөліп алу үрдісі және оны қолдану саласы туралы жалпы мағлұмат

Экстракциялық ажырату - қатты немесе сұйық күйдегі шикі заттан талғамды әрекетті еріткішпен (экстрагентпен) өңдеу арқылы оның жеке компоненттерін шығарып алу процесін айтады.
Ажыратылады:
- сұйық фазалы экстракция- С-С жүйесінде бөліп алу.
- қатты фазалы бөліп алу - Қ-С жүйесінде бөліп алу.
Сұйықтық экстракция - бір сұйық фазадан басқа фазаға, біріншіге ерімейтін немесе біртіндеп еритін, бірақ осы заттарды ерітетін бір немесе бірнеше ерітілген заттардың алмасу үрдісі. Үрдіс тікелей байланысты екі сұйық фаза кезінде өтеді.
Қатты денеден сұйық (ерітінді) экстаркциялауды көбіне бөліп алу үрдісі деп атайды. Егер бұл үрдісте еріткіш ретінде су қолданылатын болса, онда мұндай экстракциялау шаймалау деп аталады.
Сұйық-сұйық жүйедегі экстракция процесі химия,мүнайлы химия, мұнай өндіру өнеркәсіптерде кең қолданады. Олар таза күйде әртүрлі органикалық және мұнайлы химиялық синтездің өнімдерін, көп кездесетін жэне сирек кездесетін элементтерді бөліп алуда және ағынды суларды тазартуда тиімді. Сұйық-сүйық жүйедегі экстракция араларында экстрагирленетін заттар таралған шекті еритін және екі ерімей-тін сұйық фазаның қатысуымен өтетін масса алмасу үрдісі болып табылды.
Сұйықтық экстракциялау айдаумен бірге бір текті сұйық қоспаны ажыратудың басты әдісі ретінде қарастыру қажет. Экстракциялау үрдісі көбіне экономикалық тұрғыда өте тиімді, мысалы, ажыратылатын компонент концентрациясы аз болған жағдайда ректификациялау ( экстракция кезінде барлық сұйық қоспаны буландыру қажет емес). Сонымен қатар, экстракциялауды егер қоспаны ректификациядан ажырату мүмкін болмаса немесе қиын болса, немесе ажыратылатын қоспа қыздыру кезінде ректификацияланатын болған жағдайда мақсатқасәйкес пайдаланылады. Көбіне сұйықтық экстракциялауды экстрагент немесе еріткіш деп аталатын бөліп алатын сұйықтық регенерациясы үшін қолданылатын ректификациялаумен байланыстырады.
Экстрагентті регенерациялау үшін ректификациямен қатар қыздыру, булау және т.б. әдістер қолданылады. Экстрагенттің және ажыратылатын ертінідінің тығыздығы әр түрлі болуы қажет.
Экстрак m - экстрагенттегі бөлінген заттар ертіндісі.
Рафинат - бөлінген компоненттер жойылған ерітінді.

1.2 Сұйық-сұйық жүйесіндегі бөліп алу

Сұйық-сұйық жүйесіндегі экстракциялау - бөлінетін заттар анықталатын екі өзара байланысты ерімейтін немесе шектеулі еритін сұйық фазаның қатысуымен өтетін диффузиялық үрдіс. Бұл әдіс XIXғ. ортасынан бастап танымал бола бастады. 100 жылдан кейін - 50-60-ы жылдары кеңінен таралды. Бірнеше он жылдықтың ішінде ол ажырату мен органикалық біріктірулер мен микроэлементтерді концентрирлеудің ең маңызды аналитикалық әдісі болды.
Сұйықтық экстракциялау екі технологиялық операциядан тұрады:
1) еріткішпен негізгі қоспаны түйістіру, барысында масса алмасу үрдісі жүзеге асырылатын, компоненттің бір фазадан басқаға бөлік шекарасы арқылы көшуі жүреді.
2) қалған сұйық қоспадан алынған еріткішті бөліп шығару.
Сұйықтық экстракциялау кезінде бастапқы қоспаның және еріткіштің өзара толық емес еруі жүреді - ал қарсы жағдайда екінші операция іске аспайды. Фазаны түйістіру бір фазаны тамшы түрінде басқа көлемге тарату (бөлшектеу) жолымен жүргізіледі.
Сұйық фазалардың өзара әрекеті нәтижесінде экстракт - экстрагентте және рафинадта таратылған заттар ерітіндісі - бөлінгіш компоненттері жойылған қалдықтық бастапқы ерітінді алынады.

Бастапқы ерітінді
Экстрагент
Рафинад
Экстракт
+
+

Процестің жылдамдығын жоғарылыту үшін экстрагент пен бастапқы ерітінді арасында тығыз байланыс болуы керек. Фазалардың әрекеттесуі нәтижесінде экстракт - экстрагентте бөлініп алынған заттың ерітіндісі мен рафинат - экстрагирленетін комоненттер толығымен алынған қалдық бастапқы ерітінді алынады. Алынған сұйық фазалар (экстракт пен рафинат) бір-бірінен тұндыру кейде центрифугалау арқылы немесе басқа да механикалық әдістермен бөлініп алынады. Содан кейін экстрактордан керекті өнімді бөліп алуды жүргізеді және рафинаттан экстрагентті регинерациялайды.
Сұйық-сұйық жүйесінде экстракциялау үрдісінің сұйық қоспаны ажыратудың басқа үрдістерімен салыстырғанда ең басты ерекшелігі - үрдістің ең төменгі жұмыстық температурасы болып келеді. Бұл үрдіс көбіне қалыпты температура кезінде жүргізіледі. Енді ерітіндіні булауға жылу шығынының қажеттілігі болмайды. Экстракциялау кезінде алуан түрлі еріткіштерден бастапқы қоспалы компонентінің химиялық қасиеті бойынша ерекшеленетін жоғары таңдаулы экстрагентті іріктеп алуға болады. Сонда басқа масса алмасу үрдісінің көмегіне қарағанда біршама толық бөлуге қол жеткізуге болады.
Өндірісте сұйықтық экстракциялаудың мына әдістері қолданылады (ережеге сәйкес, бір экстрагентті пайдаланған кезде):
oo бір сатылы (бір реттік);
oo айқасқан токты көп сатылы;
oo үздіксіз қарсы ағынды;
oo сатылы қарсы ағынды;
oo флегмалы қарсы ағынды;
Бір сатылы экстракция бөлу коэффициенті жоғары болған кезде қолданылады. Ол бастапқы ерітінді мен еріткішті алмастыру, ал фазаның тепе-теңдігі орнағаннан кейін - қоспаны экстракт пен рафинатқа бөлу мағынасында түсіндіріледі. Эмульсияны бөлу үшін тұндырғы, күрделі бөлінетін эмульсия үшін - сеператор пайдаланылады.
Көп сатылы экстракция көп секциялы экстракторларда немесе экстракциялы қондырғыларда жүргізіледі. Ол ағынға қарсы экстрагентпен немесе бірнеше экстрагенттер болған жағдайда аралас әдіспен жүргізіледі. Көп сатылы қарсы ағынды экстракция тоғыспалы токта эктракциялауға қарағанда біршама тиімді. Қарсы ағынды экстракция кезінде біршама жоғары орташа қозғалысты күш үрдісіне жетеді және ерітіндіден компонентті біршама толық бөлу жүреді.
Сұйық-сұйық жүйесінде экстракциялауға арналған құрылғының бір түрі жәшік тәрізді араластырғышты-тұндырғыш экстракторлар болып табылады (1-сурет).

1-сурет. Жәшікті экстрактор.
Сонымен аппараттың алатын көлемін азайту үшін компакты жәшікті экстракторды қолданады. Жәшікті экстракторда (ХІІІ-18) барлық сатылар тік ағынды корпуста орналасқан. Ауыр фаза араластырғышқа корпустың жоғарғы оң бұрышына түседі де төменгі сол жағынан шығады. Суретте көрініп тұрғандай жеңіл фаза ауыр фазаға қарама-қарсы бағытта жүреді. Ауыр фаза (А-А бойынша ағын) тұндырғыштың төменгі бөлігінен гидравликалық затвор арқылы келесі араластырғышқа барады, ал жеңіл фаза аппараттың табалдырығынан өтіп тұндығыштың жоғарғы жағынан шығарылады.
Мұндай аппараттардың құндылығы: араластырғышты-тұндырмада жүргізілетін эктракциялық үрдіс экстракцияның тиімділігін төмендетпей үзілуі және қайта басталуы мүмкін. Сондықтан бұл түрі аздаған бөлшекті ерітіндіні қайта өңдеу кезінде өте қолайлы, аз тонналы химико-фармацевтикалық өнеркәсіптік өндірісте немесе жабысқақ ерітінділі жұмыс кезінде қолданылады.
Фармацевтикалық өндірісте сұйықтық әдіспен ферменттік ерітіндіден, биосұйықтықтан, антибиотиктер өндірісі кезінде ББЗ (биологиялық белсенді заттар) бөледі, дәрі-дәрмектерді тазалау жүргізеді.
Экстракцияның келесі терминологиясы қабылданған.
Екі еріту (сулы және органикалық) үрдісіне қатысатын бастапқы жағдай бастапқы ерітінді және экстрагент деп аталады. Контактылы кезеңде (экстракция кезінде) олар сулы және органикалық фазалар, ал экстракциядан кейін (тұндырма және бөлу) - рафинат және экстракт деп аталады.
Экстракция үрдісі келесі сатылардан тұрады:
- бастапқы еріткішті және экстрагентті дайындау (2а сурет);
- органикалық және сулы фазаны эмульгирлеумен бұл еріткіштерді контактілеу(2 б, в сурет);
- осы фазалардың тұнуы және қабатталуы (көзбен жақсы бақыланады) (2 г сурет );
- рафинат пен экстракты бөлу (2 д сурет).

2-сурет. Сұйықтық экстракция үрдісінің сызбасы. 1 - бастапқы еріткіш; 2 - экстрагент; 3 - рафинат; 4 - экстракт.
Қанық шығару элементті (экстракт) экстрагенттен металдар органикалық фазадан сулы фазаға металлдың қайта көшуі үшін қолайлы жағдай тудыратын қандай да бір химиялық реагентті сулы еріткіш экстрактісін өңдеу жасалатын реэкстракция әдісімен шығарылады,
Реэкстракция үрдісін жүзеге асыру сызбасы экстракция кезеңдеріне ұқсайды. Мұнда органикалық фазадан заттарды бөлу үшін қолданылатын реагент реэкстрагент, ал алынған өнім - реэкстракт деп аталады. Олай болса, экстрагент пен экстракт - органикалық фаза, ал реэкстрагент және реэкстракт - сулы фаза. Көбіне ылғи реэкстракциядан кейін экстрагент бастапқы жағдайға дейін регенерирленеді, сондықтан оны регенерирленген экстрагент деп атайды.
Ендеше, экстракция және реэкстракция кезінде үрдістің өтуіне қарай келесі өнімдік белгілер қолданылады:
1. Экстракция:
экстрагент органикалық фаза экстракт
бастапқы еріткіш сулы фаза рафинат
2. Реэкстракция:
экстракт органикалық фаза регенерирленген экстрагент
реэкстрагент сулы фаза реэкстракт.
Экстракция - реэкстракция циклінің соңғы өнімі тағы да сулы еріткіш - реэкстракт болып табылады. Бірақ реэкстракция нәтижесінде алынған сулы еріткіш бастапқыдан ерекшеленеді, онда қоспа мөлшері мүлде болмайды немесе тек аздаған бөлігі ғана болады, еріткіштен қажетті компонентті бөлу негізгі қиындық болып табылады. Мұнда көбіне реэкстракт бастапқы еріткіштен ажыратқанда металлмен байытылады.

1.3 Қатты дене-сұйық жүйесіндегі бөліп алу.

Кеуекті құрылымды күрделі қатты заттардан бір немесе бірнеше компоненттің бөлінуі - қатты - сұйық жүйелердегі экстракция болып табылады. Бөлінетін компонент қатты заттың саңылауларында қатты немесе ерітілген күйде болады.
Бірінше жағдайда қатты фазаның бөлінуі жүреді, яғни бөлінетін компонент ақырындап сүйықтықта ерітіледі, ол бастапқы күрделі қатты заттардың саңылауларына өтеді жэне сұйықтықтың алдымен сыртқы бетіне содан кейін негізгі массасына диффузияланады. Екінші жағдайда ерітілген заттың бөлінуі орындалады, яғни ол қатты заттың саңылауларынан негізгі сұйық массасына диффузияланадыды.
Бөліп алу механизмі келесі сатылардан тұрады:
- еріткіштің қатты материал бөлігінің саңылауларына енуі;
- қажетті компонентті еріту;
- бөлініп алынатын затты материалдың ішкі құрылымдық бөлігінен шекті диффузиялық қабатты (қабыршақ) пайда болумен фаза бөлігінің бетіне ауыстыру;
- бөлініп алынатын затты шекті диффузиялық қабат (қабыршақ) арқылы ауыстыру;
- бөлініп алынатын затты шекті диффузиялық қабаттың сыртқы бетінен шаю материалы көлеміне ауыстыру.
Қатты дене-сұйық жүйесіндегі бөліп алу кезінде үрдіс келесі сатылармен лимиттелуі мүмкін:

Сыртқы диффузиялы. Үрдіс жылдамдығы көлемді диффузия жылдамдығы оның аумақтық концентрациясына қарағанда қатты материал бетінде және саңылауларда еріткіш концентрациясының аздығымен анықталады.
Ішкі диффузиялы. Үрдіс жылдамдығы зат саңылауындағы диффузия жылдамдығымен анықталады.
Ішкі кинетикалық. Кеуекті материал төменгі химиялық белсенділікте болғанда, ал саңылаудағы еріткіш концентрациясы аумақтағы концентрацияға тең болады.
Сыртқы кинетикалық. Реагенттің біршама жоғары химиялық белсенділігі бар. Сондықтан, реакция кеуекті материалдың бетінде реакция жылдамдығы барлық үрдістің жылдамдығын лимиттеу (заттың аз кеуекті кезінде) жағдайында өтеді.
Фармацевтикалық өндірісте қатты денеден ББЗ және фотохимиялық дәрі-дәрмектер (ДД) алу кезінде дәрі-дәрмектік өсімдіктік шикізат (ДӨШ) шығарылады; жануарлардың мүшелерінен және тіндерден, микроорганизм жасушаларынан ББЗ шығарады.

1.4 Экстрагентті таңдап алу.

Экстрагенттің басты қасиеті - іріктемелігі, яғни, оның қабілетін екі, үш немесе одан да көп еріткіш компонентін шығаратын басымдылығымен сипатталады. Сондықтан біршама ең қолайлы деп бір компоненттің ең жоғары мөлшерін және ең аз басқа мөлшерін шығаратын экстрагент есептеледі. Экстрагенттің іріктемелі қасиеті бастапқы қоспа компонентінен өзара әрекетті ажыратуға, сол себепті олардың химиялық табиғатын бөлуге негізделген. Жоғары іріктемелік экстрагенттің шығынын төмендетуге және сұйықтық экстракция үрдісін айтарлықтай үнемді жүргізуге мүмкіндік береді.
Негізгі өнеркәсіптік экстрагенттерді үш топқа бөлуге болады:
1) органикалық қышқыл немесе сулы фазадан органикалық фазаға катион металлын шығаратын тұздар (фенол, нафтенді қышқыл, сульфоқышқыл және т.б.);
2) органикалық негіздегі тұздар бастапқы, екінші және үшінші аминді тұздар және т.б.), сол арқылы сулы еріткіштен анионды металл шығарылады;
3) нейтралды еріткіштер (су, спирт, альдегид, кетон және т.б.).
Бөліп алудың іріктемелігі βв бөлу коэффициенті немесе іріктемелік коэффициенті деп аталатын, мәні экстрагенттің іріктемелігі В үлестірмелі компонентіне қатынасы бойынша анықталумен сипатталады:

βв = (УвХв)(УаХа) (2)

Іріктемелік коэффициенті ректификация үрдісінде салыстырмалы ұшпалылық компонентіне ұқсас болып келеді.
Есептік теңдеуде (1) іріктемелік коэффициенті [ (2)теңдеу] келесі түрде болады:
βв = твта (3)

Бұл формуладан үлестіру коэффициентінің мәні артқанда тв іріктемелігі өседі. βв = f(mв) болғандықтан, βв шамасы сол факторға тәуелді болатыны анық, тв - экстракт пен температурада В компонентінің концентрациясы өзгерумен өзгереді. βв = 1 кезінде үрдістің іріктемелігі нөлге тең болғандықтан, яғни, қоспаны бөліп алу мүмкін емес, онда эсттрагентті таңдап алу кезінде βв 1 болуы қажет. Нақты жағдайда βв мәні 2-ден аз болмауы керек. Егер қандай да бір экстрагент бөлудің аз коэффициентін иеленетін болса, бірақ басқа себеп бойынша оны қолдану мақсатқа лайық, онда т мәнін рН ерітіндімен өзгертіп (диссоцирленген бөліп алу заттары үшін) арттыруға болады. рН дұрыс таңдау мұндай жағдайда β айтарлықтай артуына әкелуі салдарынан (3) теңдігінде тв артуы және та азаюы мүмкін. тв мәнін арттыру үшін жүйеге бөлінбейтін тұздарды, яғни, майлау әдісін қолдануды енгізуге болады.
разделение равновесие
1.5 Экстракциялау үрдісіндегі материалдық баланс

Егер экстракция фазасы үрдісіне қатысушылар мүлде ерімейтін болса, онда үрдістің материалдық балансы жалпы теңдікпен сипатталады. Фазалардың бір реттік өзара әрекеті кезінде (жүйелік экстракция) үрдістің материалдық балансы ағынмен теңдеу түрін алады:

Gн + Lн = Gк + Lк (4)

немесе қабылданған бұл бөлімде белгіленген

F + S = Е + R, (5)

мұнда F, S - бастапқы еріткіш пен экстрагенттің кг сәйкес мөлшері.
Е және R - алынған экстракт пен paфинаттың кг сәйкес мөлшері.
Теңдеу (4) егер оның шамалары шығыс бірлігінде өрнектелсе, мысалы, кгс, жағдайында үздіксіз үрдіс үшін де пайдалануы мүмкін. қарастырылып отырған жағдай үшін жұмыс желісі теңдеуі экстракция үрдісінде масса алмасу процесінің тедеуіне арналған жалпылай сипатталады:

Ук = Ун + (LG)(Xн- Хк). (6)

Сондықтан, фазаның ерімейтін өзара жағдайында экстракция үрдісін талдау және есептеу үшін үрдістің қозғалыстағы күшін және экстрактордың биіктігін (мысалы, ЧТТ немесе ЧЕП арқылы) анықтайтын у - х диаграммалы фаза көмегімен тепе-теңдік пен жұмыс желісін графикалық құрудың белгілі әдісін пайдалануға болады.
Дегенмен сұйықтық экстракцияға жиі қатысатын фазалар біртіндеп өзара еруге қабілетті. Сондықтан, экстрактор биіктігі бойынша ағындар мөлшері өзгереді, яғни, LG қатынасы теңдеуде (6) тұрақты болмайды. Ендеше, у - х диаграммасында жұмыс сызығы қисық сызықты болатыны анық. Мұндай жағдайда жүйе ең аз үш компонентті болатындықтан, мұндай жүйені талдау үшін тепе-теңдікті құруға арналған үш бұрышты диаграмманы ғана емес, сонымен қатар жұмыстық концентрациялы тәуелділікті мақсатты пайдалану керек.
Экстракция жүргізу тәсілдері
Бастапқы еріткіштен еріген затты шығару тереңдігіне қарай рафинат және экстрактіге, және басқа ұсынылатын талаптар сұйықтық экстракция үрдісін жүргізудің түрлі нұсқалары бар. Дегенмен, кез келген бөліп алу екі негізгі сатыдан тұрады: тығыз байланыс орнату үшін бастапқы қоспамен еріткішті араластыру және пайда болған қоспаны экстракт пен рафинатқа бөлу. Бөліп алу үрдісі экстрагент регенерациялаумен, яғни, оны экстракт пен рафинаттан жою жиі қатар жүреді. Бұл үрдіс сатысын арнайы регенерациялық аппаратта жүргізеді.
Химиялық технологияда көбіне экстракция жүргізудің келесі әдісі қолданылады:
1. Бір ретті экстракция;
2. Қиылысқан тогы бар еріткішті көп ретті экстракция, қарсы токты еріткішті көп ретті экстракция;
1.Бір ретті (бір сатылы) экстракция. Бір ретті экстракция периодты немесе үзіліссіз тәсілмен өткізілуі мүмкін. 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.
2. Қиылысқан тогы бар еріткішті көп ретті экстракция. Бұл тәсіл бойынша экстракция жүргізу кезінде F бастапқы еріткіш және сәйкесінше рафинаттар экстракцияның әр сатысына қоспа мен тұнбадан тұратын S1, S2 және т.б. жаңа экстрагентті үлесті өңдейді, кейін рафинаттар дәйекті түрде келесі сатыға жолданады, ал Е1, Е2 және т.б. экстрактар әрбір келесі сатыдан кейін жүйеден шығарылады.

2. Бөліп алудың тәжірибесі

2.1. Экстракторлар. Классификация. Жұмыс принципі.

Экстракторларды классификациялау көптеген факторлар негізінде жүзеге асырылады.
Үрдісті ұйымдастыру принципі бойынша экстракторлар үзіліссіз және жүйелі әрекетті болады.
Фаза контакті тәсіліне қарай экстракторлар келесі түрде болады:
- сатылы (секциялық);
- дифференциальды-контактылы;
- араластырғышты-тұндырғышты.
Сатылы (секциялық) экстракторлар ескі экстракционды аппараттарға жатады. Бұл экстрактордың әрбір сатысы араластырғыштан тұрады, онда тұндырғыш тепе-теңдікке жақын уақытқа дейін сұйық араласады да экстрактан рафинатты бөліп алады. Тура бағытта бірінен соң бірі орналасқан сатыларда фазалардың жүруі қарама-қарсы бағытта жұмыс істейді. Аппараттың сатылары горизонталь орналасады немесе каскад түрінде орналастырады.
Дифференциалды-контактылы экстракторлар фазалар арасындағы үздіксіз контактіні және фазалардағы контентрациялардың бірқалыпты үздіксіз өзгеруін қамтамасыз етеді. Мұндай аппаратта фазаның бойлай ауысуы есебінен идеалды ығыстыру (сатылы экстракторлар) аппараттарымен салыстырғанда орташа қозғалыстағы күштің айтарлықтай төмендейді. Экстракция - бұл масса алмасу процессі. Масса алмасудың тиімділігі масса алмастыру аумағына және орташа қозғалмалы күш процесіне пропорционал. Масса алмасу бетінің аумағын арттыру үшін экстракторларда бір сұйық фаза (сұйық-сұйық экстракция тәсілінде) диспергирленеді және басқаға тамшы түрінде таратылады. Сұйық фазаны диспергирлеу үшін энергия шығыны қажет болады.
Жұмсалатын энергия түріне қарай экстракторлар келесі түрде болады:
- сыртқы энергияны жеткізбейтін;
- сыртқы энергияны жеткізетін;
Сыртқы энергия орталықтан сыртқа тебуші күш, кинетикалық энергия сорғалайтын (инжекторлы және эжекторлы экстракторларда) түрде қондырғылардың, вибраторлардың (вибропульсациялық экстракторлар), пульсатордың көмегімен өзара әрекетті фазалар енгізіледі. Араластырғышты-тұндырғышты экстракторлар әрқайсысы араластырғыш пен бөлушіден тұратын бірнеше сатыдан құралады. Араластырғышта сыртқы энергияны жеткізу есебінен дисперсиялық фаза пайда болатын басқа тегіс фазаны тарататын сұйық фазадан дисперигрирлеу жүреді. Дисперлік фазаға жеңіл және ауыр фаза жатады. Бөлгіш - бұл тұндырғыш, ал заманауи қондырғыларда эмульсияны рафинат пен экстрактқа бөлетін - сепаратор болады. 4-суретте қарапайым араластырғыш-тұндырғышты экстратордың сызбасы көрсетілген.

4-сурет. Араластырғыш-тұндырғышты экстратор қондырғысы: 1 - экстрактор; 2 - сепаратор

Табақты экстракторлар (5-сурет) - бұл алуан түрлі конструкциялық торлы табақты коллонналы аппарат. Табақшалы колонналардың принципиалды қондырғысы ондағы ректификация процесі көп рет сатылап жүретін бу және сұйық фазалардың жанасуына негізделген. Осы мақсатта ол арнайы табақшалармен жабдықталған; масса алмасу негізінен осы табақшаларда өтеді. Табақшалар колоннаның ішінде көлденең орналастырады. Конструкциялық жағынан (ерекшеленеді) және элементтер құрамымен ерекшеленетін түрлі табақшалар кездеседі. Жиі қолданылатын табақшалар үшін сәйкес МЕСТ немесе ТШ бар.

5-сурет Табақты экстрактор: 1 - цилиндрлі корпус; 2 - ағызатын қондырғы; 3 - торлы табақшалар

Концентрациялық және айдау секцияларында қажетті табақшалар саны орнатылады, оларды төменнен көтерілетін бу және жоғарыдан төмен ағатын сұйықтықтың жанасуы жүреді. Бу мен сұйықтықтың қарама-қарсы қозғалысы керекті температурамен бақыланып тұрады. Жұмыс істеп тұратын ректификациялық табақшалар беті-төмен ағатын сұйықтыққа толтырылып тұрады. Табақшалардағы артық сұйықтық одан төмен орналасқан табақшаға ағып отырады. Табақшадағы сұйық (флегма) қоспаның екі компонентінен тұрады. Табақшадағы компоненттердің сандық қатынасы-оның қоректендіру секциясына және басқа табақшаларға қатысты орналасуына байланысты. Бөлінетін компоненттер түрлі қайнау температуралы болуы керек.
Роторлы-дискілі экстракторлар (6-сурет) механикалық алмасатын фазалы экстракторға жатады. Оның корпусының ішінде бір-бірінен арақашықтығы бірдей сақиналы қалқа орнатылған. Колонна осінің бойында вертикалды түрде білік немесе ротор және оған горизонтальді сызықтармен диск орнатылған. Ал ол айналдырғыш арқылы айналады. Ротордың дисктері қалқаға симметриялы орналасқан, яғни қалқа арасындағы диск колонна секциясын құрайды. Сақина мен дисктер бойлай араластыруға кедергі жасайды. Колоннаның араластырғыш зонасына жоғарғы және төменгі тұндырғыш зоналар жалғасады. Фазаның біреуін (жеңіл фаза) бөлгіштің көмегімен дисперленеді де колонна секциясында ротордың дискілері арқылы көп рет редисперленеді. Фазаларды араластырғаннан кейін оның сақиналы қалқадан өткеннен кейін фазалардың тығыздығының әртүрлігіне байланысты жиірек бөлінеді. Сол уақытта жеңіл фаза жоғарыға көтеріледі, ауыр фаза төмен түседі де келесі араластыру процесі жүруі үшін ротордың сәйкес дискілерімен алып қалынады.

6-сурет. Роторлы - дискілі экстрактор: 1,5 - тұндырғыш аймақ; 2 - корпус; 3 - сақиналы қалқалар; 4 - ротор.

Жеңіл фаза -экстрактінің тамшылары жоғары жылжиды және жоғарғы тұндырғыш аймақта коалесцирленеді. фазаны жақсы бөлу үшін тұндырғыш аймақтың диаметрі араластыру аймағына қарағанда үлкендеу. Сақиналы қалқанның орнына араластыру аймағы насадкалар қабатымен бөлінуі мүмкін, мысалы Рашига сақинасы, онда жеңіл және ауыр сұйықтықта үш қоспаны бөлу өтеді. 7-суретте Рашига сақиналарымен толтырылған, трубиналы бұлғауыш және тұндырғыш аймақты экстрактор көрсетілген.

7-сурет. Роторлы-насадкалы экстрактордың фрагменті: 1 - ротор; 2 - насадка қабаты; 3 - турбиналы бұлғауыш

Сипатталған экстракторлардың артықшылығы:
- Рейнольдстің модифицирленген санының мәніне сәйкес келетін тиімді гидродинамикалық режим, онда, фаза аралық контактінің жазықтық аумағы мен масса берудің жоғары коэффициенті анықталады.
- орташа қозғалысты күшті арттыруға әкелетін секциядағы реакциялық көлемді бөлу;
- экстрактор жұмысының тиімділігі мен өндірістілігін өзгертуге мүмкіндік беретін ротордың айналу жиілігін реттеу мүмкіндігі.
Роторлы экстратордың үлгісін жасап шығу және есептеу үшін пайда болатын тамшылардың мөлшерін, экстракторда дисперсиялы фазаның бөгелу ұзақтығын, масса беру коэффициентін, тегіс және дисперсиялы фазалар бойынша экстрактордың шекті жүктемесін, фазаның бойлай және көлденең араласуын білу қажет.

Пульсациялы экстракторлар. Сұйыққа қосымша энергияны қайтымды-ілгермелі тербеліс (пульсация) жолымен енгізу екі әдіспен жүргізіледі: Аппарат ішінде қайтымды-ілгермелі қозғалыс берілетін кедір-бұдыр табақшалардың немесе басқа құрылысты табақшалардың діріліның көмегімен; Аппарттан тыс арнайы механизм (пульсатор) арқылы; ол пульсатор тудыратын тебеліс экстрактордағы сұйыққа гидравликалық беріледі (8- сурет). Пульсация диспергирленетін фазаның тамшыларға жақын бөлінуіне ықпал етеді және сәйкесінше фазалардың байланысу бетін арттырады, қарқынды араластырады, сонымен бірге диспергирленетін фазаның колоннада болу уақытын арттырады. Пульсациямен тиімділікті арттыру фазалардың байланысу бетін арттырумен жеткізіледі, бұл уақытта араласуға байланысты масса алмасу коэффициенті төмендейді. Пульсациялы экстракторлардың кемшілігі - бұл аппараттардың диаметрі шектеулі (әдетте 600-800 мм). Диаметр артқанда гидродинамикалық сипаттау қиындығы артады (аппарат ағыны бойынша жылдамдыңтың біртексіз таралуы), сонымен бірге, аппараттағы үлкен көлемді сұйықпен пульсацияны тудыру үшін энергия шығыны артады. Корпус ішінде діріл беретін экстракторлар дірілді экстракторлар деп аталады. Бұл аппараттарда мақсатты өнімді бөлуде өнімділік жоғары болады.

8-сурет Пульсациялы экстрактор: 1 -- жылжымайтын корпус; 2 -- айналатын диск; 3 -- қысылған ауа жүйесімен біріктіруге арналған терезе; 4 -- атмосферамен хабарласуға арналған терезе; 5 -- пульсациялы камера.
Тербеліс жиілігінің (Af) амплитуданы көбейтуге байланысты пультациялы экстракторлар араластырғышты-тұндырғыш және эмульгациялы режимде жұмыс істей алады.
Араластырғыш-тұндырмалы режимде пульсацияның бір циклы үшін жеңіл фаза төменгі жоғары жатқан табаққа өтеді, табақта диспергирленеді және табақ аралық кеңістікте коалесцирленеді. ауыр фаза жеңіл сұйықтық қабаты арқылы қарама-қарсы қозғалады. Бұл режим ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.