Ekstraksion apparatlar

SUYUQLIК–SUYUQLIК SISTEMALARINING MUVOZANATI

Bunday sistemalarning muvozanati orqali ekstrakt va rafinatning chegara konsentratsiyalarini aniqlash mumkin. Muvozanat kattaliklari kerakli erituvchini tanlashda, jarayonning texnologik sxemasini tuzishda, uskunaning o‘lchamlarini aniqlashda, dastlabki eritma va erituvchilar oqimlarining maqbul nisbatini topishda hamda jarayonning boshqa shart-sharoitlarini bilishda ishlatiladi.

Muvozanat konsentratsiyalarining qiymatlari tarqalish koeffitsiyenti m yoki ekstraksiyalash izotermasi u* = ƒ (x) orqali topiladi. Jarayonning ushbu ikkala kattaliklari ham tajriba yo‘li bilan aniqlanadi.



1-rasm. Ekstraksiyalash izotermalari: 1,2 – u^* = f(x); 3 – u^* = mx.

Ekstraksiyalash izotermalari (1-rasm) orqali ajratib olinayotgan komponentning erituvchidagi chegara konsentratsiyasini aniqlash mumkin. (1) va (2) egri chiziqlarining a va b nuqtalaridan abssissa o‘qiga o‘tkazilgan chiziqlaring ordinata o‘qi bilan kesishgan nuqtalari u_to‘y ni tashkil etadi.
Amaliyotda ko‘pincha (1) va (2) turdagi izotermalar uchraydi, bunday holatlarda tarqalish koeffitsiyenti m o‘zgaruvchan bo‘ladi, m ning qiymati kerakli komponentning ekstrakt va rafinatdagi konsentratsiyalariga bog‘liq bo‘ladi. 3 turdagi izoterma (ya’ni m = const) esa kam uchraydi. Bunday sharoitda m ning qiymati faqat haroratga bog‘liq bo‘ladi.
Suyuqliklarni ekstraksiyalashda uchta komponent (A – ekstraksiyalanayotgan suyuqlik, B – ajralayotgan komponent, C – erituvchi) ishtirok etadi, shu sababli bu jarayonni o‘rganishda uchburchakli diagrammadan foydalaniladi (2-rasm). Bu rasmda teng tomonli uchburchak ko‘rsatilgan bo‘lib, uning tomonlarida kompo-nentlarning miqdori (% hisobida) ko‘rsatilgan.
Uchburchaklarning qirralari toza holdagi A,B va C komponentlarga to‘g‘ri keladi. Uchburchakning tomonlari esa binar aralashmaning miqdorlarini ifoda qiladi. Masalan, AC tomondagi a nuqtaga 50% A komponent va 50% B komponentdan iborat bo‘lgan aralashma mos keladi, bu aralashma tarkibida S komponent bo‘lmaydi.



2- rasm. Uchburchakli diagramma:
A,V – suyuqlik aralashmasining ajralishi lozim bo‘lgan komponentlari; C – ekstragent.

Uchburchak ichidagi nuqta G uch komponentli aralashmaning tarkibini ifodalaydi. Bu tarkibni aniqlash uchun G nuqtadan uchburchak tomonlariga parallel qilib chiziqlar o‘tkaziladi (2-rasm). Bu nuqtaga to‘g‘ri kelgan aralashma quyidagi tarkibga ega:

x_A = 45 %; x_B = 26 %; x_c = 29 %.
Uchburchaklik diagramma yordamida ekstraktorda yuz berayotgan jarayonlarni ifodalash mumkin (3-rasm). Dastlabki aralashmaning tarkibi E nuqta, ekstraktning tarkibi esa D nuqta bilan belgilangan deb olamiz.

3-rasm. Ekstraksiyalash jarayonini uchburchakli diagrammada tasvirlash.

D nuqtaga mos kelgan aralashmaning miqdori G_D, E nuqtaga mos kelgan ekstragentning miqdori esa G_E ga teng. Dastlabki aralashma va erituvchini aralashtirish natijasida hosil bo‘lgan suyuqlik aralashmasi M nuqta bilan belgilanadi. Bunda:

^G_{Д } МЕ _.
G_Е МД
M nuqtaga to‘g‘ri kelgan aralashma ekstrakt va rafinatga ajraladi. Shunday qilib, dastlabki aralashmaning erituvchi bilan bir marta kontakti orqali ikkita faza (ekstrakt va rafinat) hosil bo‘ladi. Ekstrakt V komponent bilan boyitilgan bo‘lsa, rafinatning tarkibida V komponent juda oz miqdorda bo‘ladi. Hosil bo‘lgan ekstrakt va rafinatning miqdorlari quyidagi nisbat orqali topiladi:
G_{R } МL _.
G_L МR
Agar dastlabki aralashma va erituvchi o‘zaro bir-birida erimasa, bu holda grafik usul bilan hisoblash ancha soddalashadi (4-rasm). Diagrammaning gorizontal o‘qida ajralayotgan komponentning ekstraksiyalanayotgan suyuqlikdagi konsentratsiyasi, vertikal o‘qda esa ajralayotgan komponentning erituvchidagi konsentratsiyasi ko‘rsatilgan. Ish chizig‘i ajralayotgan komponentning erituvchidagi berilgan oxirgi va boshlang‘ich konsentratsiyalari asosida tuziladi. Muvozanat va ish chiziqlari o‘rtasidagi uchburchak pog‘onalar orqali ekstraksiyalash jarayonini amalga oshirish uchun zarur bo‘lgan konsentratsiyalar o‘zgarishining soni aniqlanadi.

4. 
   rasm. Suyuqlik aralashmasini ekstraksiyalash jarayonida konsentratsiya bosqichlarini aniqlash: 1–muvozanat chizig‘i; 2–ish chizig‘i.
   

Ish chizig‘ining tenglamasi quyidagi moddiy balans orqali topiladi:


G₁ (X_b – X₀) = G₂ (U₀ – U_b) , (3)

bu yerda, G₁ – ekstraksiyalanayotgan suyuqlik miqdori, kg; G₂ – erituvchi miqdori, kg.