Жидкостная экстракция. Кинетика жидкостной экстракции. Устройство экстракторов

ЛЕКЦИЯ 37

Жидкостная экстракция

37.1. Общие сведения

Жидкостной экстракцией называют метод разделения жидких смесей, основанный на различном распределении компонентов разделяемой смеси между двумя жидкими фазами. Одна из этих фаз, как правило, является сплошной, вторая – дисперсной, распределяемой в первой в виде капель. Процесс осуществляется путем извлечения одного или нескольких компонентов из разделяемой смеси избирательным растворителем – экстрагентом, обладающим ограниченной взаимной растворимостью с этой смесью, либо двумя несмешивающимися растворителями, каждый из которых преимущественно растворяет разные компоненты. Конечными продуктами жидкостной экстракции являются экстракт (концентрированный раствор распределяемого компонента в экстрагенте) и рафинат (очищенная от распределяемого компонента исходная смесь).

На практике процесс экстракции сочетается с процессом регенерации экстрагента с целью его повторного использования и выделения из растворов целевых продуктов. Чаще всего разделение экстракта осуществляется методами дистилляции или ректификации, иногда используют перегонку с водяным паром, вторичную экстракцию (реэстракцию), реже – кристаллизацию и химическую обработку. Выбор метода разделения экстракта зависит от физико-химических свойств содержащихся в нем веществ. Экономичность процесса разделения смеси методом экстракции определяется затратами на проведение собственно экстракции и на разделение экстракта. С учетом этого выбирается оптимальный способ разделения исходной смеси из числа возможных.

Рисунок 37.1 – Принципиальные схемы процесса экстракции в системах жидкость – жидкость:

а – непрерывная экстракция; б – экстракция солей металлов 1 – колонный экстрактор; 2 – ректификационная колонна для выделения извлеченных веществ из экстракта; 3 – ректификационная колонна для регенерации экстрагента из рафината; 4 – колонный экстрактор;
5 – колонна для реэкстракции.

Принципиальная схема процесса непрерывной экстракции приведена на рис. 37.1, а. Процесс собственно экстракции происходит в колонном экстракторе 1, после чего производится выделение извлеченных веществ из экстракта (в ректификационной колонне 2) и экстрагента из рафината (в ректификационной колонне 3).

На рис. 37.1, б показана типичная схема экстракции солей металлов, отличающаяся тем, что после колонного экстрактора 4 соли извлекаются из экстракта путем перевода их в водный раствор (реэкстракции) в колонне 5. Экстрактор 4 может иметь, как видно из рисунка, промывную секцию для дополнительной отмывки экстракта от нежелательных примесей.

Жидкостная экстракция, наряду с ректификацией, является основным методом разделения жидких однородных смесей. Однако методом экстракции исходная смесь разделяется на компоненты или группы компонентов, отличающихся химическими свойствами. Различие их физических свойств, например температур кипения, имеет второстепенное значение. Эта отличительная особенность метода экстракции обеспечивает его широкое применение для разделения смесей с малой относительной летучестью