История развития науки о процессах и аппаратах

Тесты для проверки знаний

1. Чем отличается адсорбция от абсорбции?
Ответы. 1.1. Адсорбция происходит на поверхности сорбента.
1.2. Адсорбция происходит во всем объеме сорбента.
1.3. Абсорбция происходит на поверхности сорбента.
2. Какой процесс обозначается термином «капиллярная конденсация»?
Ответы. 2.1 Конденсация паров на поверхности адсорбента.
2.2. Конденсация паров лиофильных адсорбтивов в капиллярах адсорбента.
2.3. Конденсация паров лиофобных адсорбтивов в капиллярах адсорбента.
3. В связи с поглощением вещества поверхностью, а не объемом адсорбента понятие концентрации адсорбтива теряет смысл. Какой параметр выступает вместо него при расчетах адсорберов?
Ответы. 3.1. Концентрация адсорбтива.
3.2. Активность сорбента.
3.3. Парциальное давление адсорбтива.
5.4. Экстракция


Процессом экстракции называется извлечение одного или нескольких компонентов из растворов или твердых тел с помощью избирательных растворителей, называемых экстрагентами. В химической промышленности в качестве экстрагентов применяют воду и различные органические растворители - четыреххлористый углерод, дихлорэтан, керосин и др. В пищевой промышленности применяют воду, бензин и др.
По агрегатному состоянию экстрагируемых веществ различают экстракцию из твердых тел и экстракцию из жидкостей. Экстракция из твердых тел, например, применяется для извлечения масла из масличных семян (подсолнечник и др.), сахара из свекловичной стружки и др. Этот процесс называется диффузией.
Экстракция из жидкости применяется при выделении молочной кислоты и антибиотиков.
При экстракции имеются две фазы: в твердом теле -твердая и жидкая; в жидкости - две жидкие фазы. Для обмена компонентами фазы должны находиться в тесном контакте.
Экстракция из твердых тел. Процессы экстракции в системе "твердое тело - жидкость" осуществляются как по периодической, так и по непрерывной схеме.
Современные экстракторы работают по принципу поступенчатого орошения твердого тела экстрагентом или по принципу противоточного движения взаимодействующих сред. Для интенсификации процесса обработанное вещество перемешивается механическими мешалками или другими методами.
В производствах сравнительно небольшой производительности находят применение аппараты с неподвижным слоем твердого материала с экстракцией в батарее диффузоров (пять и более экстракторов). Батарея экстракторов работает по принципу противотока, т. е. свежий экстрагент взаимодействует с экстрагированным материалом, а наиболее концентрированный раствор - со свежим материалом. Недостатком работы диффузионной батареи является неравномерность обтекания массы экстрагируемого материала в каждом аппарате и обусловленная этим малая скорость процесса. Более эффективно работают экстракторы при перемешивании твердой фазы. Этот способ используется, например, в ликеро-водочном производстве для получения морсов.
Из экстракторов, работающих по принципу многоступенчатого орошения, применяются ленточные и ковшовые. Из экстракторов, работающих на основе непрерывного противоточного движения, применяются шнековые и наклонные, реже -ротационные.
Так, в производстве растительного масла используется Ленточный экстрактор с рециркуляцией экстракта. Измельченные масличные семена поступают на перфорированную ленту, перемещаются навстречу распыленному бензину (экстрагенту). Бензин отгоняют из экстракта, а растительное масло подвергают очистке.
Для извлечения растительного масла из семян используются два вертикальных (колонных) экстрактора, в свеклосахарном производстве для отделения сока и жома - одна колонна.
Шнековый экстрактор представляет собой горизонтальный желоб, в котором вращается вал со спиральными лопастями для подачи твердого материала. Экстрагент может подаваться противотоком или прямотоком. Аппараты такого типа обеспечивают значительную производительность, но требуют затрат металла. Кроме того, сырье может измельчаться шнеком, и части продукта попадают в экстракт, что усложняет его очистку. Лучше работает экстрактор с решетчатыми дисками.
Экстракция в системе "жидкость - жидкость". Жидкостная экстракция представляет собой процесс с участием двух взаимонерастворимых (или ограниченно растворимых) жидких фаз, между которыми распределяется экстрагируемое вещество (или несколько веществ). В результате взаимодействия экстрагента жидкости для извлечения компонентов с исходным раствором образуются экстракт и рафинат. Экстрактом называется раствор экстрагированных веществ в экстрагенте. Рафинат - остаточный раствор, из которого экстрагированы извлеченные экстрагенты.