Экстрагирование

Введение

Экстракция - (от латинского экстрагирование, экстракция) перевод одного или нескольких компонентов из твердого пористого тела в жидкую фазу с использованием селективного растворителя (экстрагента). Это один из метаболических процессов в химической технологии. В дополнение к термину «экстракция» часто используется термин «вымывание», название которого происходит от слова «щелочь». В некоторых процессах экстракции раствор содержит щелочь, но во многих других подобных процессах, также называемых «выщелачиванием», щелочь вообще не используется. Поэтому термин «экстракция», который понимается как экстракция в системе твердое тело - жидкость, следует рассматривать как более общий и предпочтительный.
Экстракция значительно отличается от экстракции жидкости, которая происходит в гетерогенной системе жидкость-жидкость. Во время экстракции размеры твердых веществ определяются предыдущими процессами (измельчение).
Существует два совершенно разных метода экстракции: экстракция растворенного вещества и экстракция твердого вещества. Во время экстракции растворенного вещества пористый объем твердого вещества заполняется раствором целевого компонента, который диффундирует за пределы пористого тела в экстрагент во время экстракции. Классическим примером является извлечение сахара из свекловичной пульпы при обработке горячей водой. Твердое вещество извлекается, когда целевой компонент, заполняющий пористый объем твердого вещества, находится в твердом состоянии. При обработке твердого вещества с экстрагентом стадии диффузии предшествует стадия растворения целевого компонента. В обоих случаях пористая инертная структура либо остается неизменной, либо подвержена определенным изменениям.
Основные этапы экстракции включают в себя: подготовку сырья и экстрагентов (очистка и измельчение сырья, нагрев растворителя); прямое контактирование твердой и жидкой фаз в аппарате, называемом экстрактором; Разделение твердофазной системы растворов (седиментация, фильтрация, центрифугирование).
Цель данной работы:
- разобрать понятие экстрагирование (выщелачивание)
- показать экстракционные аппараты систем газ-жидкость
- выявить центробежные Экстракторы
1 . Экстрагирование (выщелачивание)
Выщелачивание горных пород процесс выборочного растворения и удаления грунтовых вод отдельных компонентов горных пород. Выщелачивание особенно широко используется в условиях выветривания. Способность воды к выщелачиванию увеличивается, когда в ней присутствуют углекислый газ и кислород. При выщелачивании из горных пород удаляются в основном легко растворимые na -, K-и другие хлориды, затем ca-мульфаты и CA-карбонаты. Примером проявления процессов выщелачивания горных пород может служить Карст, возникающий в результате воздействия фильтрованной воды на соль, гипс, Доломиты или известняк. Процессы выщелачивания оказывают значительное влияние на минерализацию грунтовых вод.
Примеры выщелачивания
- щелочное извлечение лигнина из дерева,
- Растворение сахара из свеклы и сахарного тростника в горячей воде, извлечение металлов из руд и концентратов.
Технология Выщелачивания
Выщелачивание включает как минимум два процесса: химический - перевод одного из веществ в растворимое состояние, и физико-химический - растворение в воде (экстракция).
Предварительная обработка
Перед выщелачивания твердого вещества обрабатывается при необходимости механической обработке (дробление, измельчение) и химической - вскрытие (окисления или восстановления в пульпу, обжига, спекания, карбонизации сульфата и т. д.). Цель вскрытия-перевод трудно растворимых соединений в легко растворимые (сульфиды в сульфаты, более высокие оксиды в более низкие). Вскрытие сочетается с выщелачиванием, например, при окислительном автоклавном выщелачивании сульфидных руд и концентратов. Типичные промышленные растворители: вода, водные растворы кислот (главным образом серной и соляной) и щелочей (аммиак, гидроксид натрия), солей (карбонат натрия), цианидов.
Выщелачивание проводится регулярно или непрерывно, прямо или противотоком, обычно в емкостях с механическим, пневматическим или пневмомеханическим перемешиванием при атмосферном давлении; в емкостях без перемешивания (в перколяторах или диффузорах); в трубчатых реакторах; в автоклавах при повышенном давлении и температуре.
Селективность выщелачивания определяется химическими свойствами и концентрацией растворителя, структурой твердого вещества и его физико-химическими свойствами, растворимостью соединений выщелачиваемого вещества в этих условиях

. Скорость выщелачивания зависит от конкретной поверхности жесткого участка - жидкость (т. е. от размера твердых частиц), концентрация растворителя и химических реагентов на поверхности и в объеме, вязкости растворителя, величина коэффициента диффузии, интенсивности перемешивания (уменьшение диффузионного слоя, ускорение растворения газообразных реагентов), температуры (увеличение констант скорости реакции и диффузии), парциального давления газообразного реагента (кислорода, серы ангидрида и др.) над раствором, концентрации растворимого окислителя, например, сульфат железа. Чаще всего выщелачивание происходит как гетерогенный процесс в области диффузии, хотя возможны смешанные диффузионные кинетические или кинетические режимы
Интенсификация выщелачивания
Интенсификация выщелачивания достигается одновременной сорбцией выщелачиваемого компонента на. С (так называемое диффузное выщелачивание), путем введения бактерий (см. бактериальное выщелачивание), применения повышенных температур до 300°C и давлений до 5 МН/Мі (50 кгс/см) - а выщелачивания. Иногда выщелачивание проводят в режиме " кипящий слой», с вибрационной смесью, с ультразвуковой кавитацией
Геотехнологии
Выщелачивание свалок бедных руд (к выщелачивание) или непосредственно из руд тела, если руда пористая или потрескавшаяся. Для создания необходимого разлома руду ослабляют взрывами с использованием обычных взрывчатых веществ или ядерных зарядов (подземное выщелачивание). В этих случаях растворы на руду обогащают сверху (просачивают) растворы, собранные в производстве снизу, возвращают их на установку для разделения металла и обедненный раствор после регенерации растворителя для повторного использования.
Эффективность выщелачивания
Эффективность выщелачивания определяется полнотой извлечения ценных компонентов, концентрацией извлеченных компонентов и вредных примесей в конечном растворе, расходом материала, электроэнергии, паром, стоимостью труда, скоростью процесса.

2. Экстракционные аппараты систем газ-жидкость
Технология производства различных химических продуктов и материалов включает в себя ряд аналогичных физико-физико-химических процессов, характеризующихся общими закономерностями. Эти процессы в различных производствах осуществляются в аппаратах аналогичного действия. Технология (техн-искусство, мастерство) - совокупность методов переработки, изготовления, изменения состояния, свойств, формы сырья, материала или полуфабрикатов в процессе производства. Изучение технологических процессов является предметом курса. Технология, как наука, определяет условия практического применения законов естественных наук (физики, химии, механики и др.) для наиболее эффективного проведения разнообразных технологических процессов. Технология напрямую связана с производством, и производство постоянно находится в состоянии изменения и развития. Основная задача курса: выявление общих закономерностей процессов передачи и сохранения различных веществ; Разработка методов расчета технологических процессов и аппаратов для их осуществления; знакомство с конструкциями оборудования и машин, их характеристиками. Современные химические предприятия сложный комплекс машин и установок, включающих оборудование и машины для химических процессов, емкостные установки для хранения жидкостей и газов, трубопроводы, машины для перемещения жидкостей и газов, машины для транспортировки твердых сыпучих продуктов