Способы повышения интенсивности процесса

Рассмотрим основное уравнение массопередачи:

.

Массоперенос в процессе жидкостной экстракции существенно ускоряется вследствие обновления поверхности контакта фаз при дроблении или коалесценции капель, что происходит практически во всех экстракционных аппаратах. Значительное влияние на массообмен оказывают поверхностные явления на границе раздела фаз. Вследствие градиента межфазного поверхностного натяжения возникает движение близко расположенных к границе раздела фаз слоев жидкости в направлении возрастания поверхностного натяжения, приводящее к развитию межфазной турбулентности. Последнее приводит к ускорению массопереноса. Поверхностно-активные вещества (примеси) создают дополнительное сопротивление массопереносу на границе раздела фаз.

2.Экстракция в системе “жидкость-твердое тело”. Устройство и принцип действия экстракторов. Экстракция в системах «твёрдое тело – жидкость»

Растворение твердых частиц в жидкостях — один из широко приме­няемых основных процессов химической технологии (производство орга­нических полупродуктов и красителей, минеральных удобрений и мно­гие другие). Растворение является предпосылкой для ускорения различ­ных химико-технологических процессов, так как в растворенном и в зна­чительной мере диссоциированном состоянии увеличиваются подвиж­ность и химическая активность молекул растворенного вещества.

В промышленности применяется растворение практически чистых твердых веществ, перевод которых в раствор позволяет ускорить прове­дение последующих химических реакций или диффузию растворенных веществ, а также растворение, происходящее в результате химического взаимодействия твердых частиц и жидкости, например с целью извлече­ния металлов из руд.

Ниже рассмотрены процессы избирательного(селектив­ного) растворения одного или нескольких веществ из твердых тел, являющихся смесью различных компонентов. Такие процессы раство­рения, представляющие собой диффузионноеизвлечение растворителем компонента (или компонентов) из пористого твердого ма­териала, называются экстракцией в системе«твердое тело— жидкость», или выщелачиванием.

В качестве избирательных растворителей при выщелачивании исполь­зуют в основном воду или водные растворы некоторых минеральных кислот и щелочей. Выщелачивание является, в частности, первой стадией хи­мической переработки минерального сырья, из которого этим путем извле­каются ценные компоненты, отделяемые от инертного материала (пустой породы). Процессы выщелачивания часто сопровождаются последующими процессами фильтрования, выпаривания и кристаллизации. Гетероген­ные текучие системы, образованные растворителем и подвергаемым выще­лачиванию твердым пористым материалом, называются пульпами.

Любой процесс выщелачивания заключается в том, что жидкость, проникая в поры твердого тела, растворяет извлекаемый компонент или вступает с ним в реакцию; вещество, перешедшее в раствор (или про­дукт реакции), диффундирует к поверхности твердого тела и переходитк поверхности твердого тела и переходит в основную массу жидкости. Иногда извлекаемое вещество содержитсяв порах твердого тела в растворенном виде, и в этом случае оно непосред­ственно переходит в растворитель путем диффузии.

На перенос вещества при выщелачивании значительное влияние ока­зывает, помимо формы, размера и химического состава частиц твердого тела, его внутреннее строение, в том числе размеры, расположение и вид пор (сквозные или закрытые с одного конца). От структуры пористого твердого тела зависит его диффузионная проводимость, которая может оказывать значительное, а иногда и определяющее влияние на скорость выщелачивания.

В некоторых случаях растворение происходит в результате гетероген­ной реакции на поверхности раздела фаз, протекание которой сопровож­дается образованием не только растворимых, но и нерастворимых (или частично растворимых) твердых, а также газообразных продуктов реакции. Выделение твердых и газообразных продуктов может приводить к образованию пористой пленки или оседанию пузырьков газа на поверх­ности твердого материала. Твердая фаза может также образовываться и оседать на поверхности Исходного твердого материала вследствие кри­сталлизации при пресыщении раствора. Все эти явления могут сущест­венно уменьшать поверхность материала, доступную для взаимодействия с растворителем, и соответственно — снижать скорость процесса.