Дәріс 14. Экстракция.
Дәріс жоспары.
1. Жалпы түсінік. Сұйық-сұйық жүйелерінің тепе-тендігі.
2. Экстракция тәсілдері.
3. Экстракторлардың түрлері.
Сұйық немесе қатты заттардың қоспасынан бір немесе бірнеше заттарды таңдап ерітетін еріткіштер (экстрагенттер) жәрдемімен айырып алу процесі экстракция деп аталады. Экстракциялық процестердің екі түрі болады: Сұйық-сұйық жүйелеріндегі (сұйық фазалы) экстракция; қатты дене сұйық жүйелеріндегі (қатты фазалы) экстракция.
Экстракция процестері қоспалардан қымбат бағалы заттардың айырып алуда, сұйықтарды тазалауда және қатты денелерден заттарды ажыратуда немесе оларды тазартуда кеңінен қолданылады.
Сұйық фазалы экстракция мұнай-химия және химия өндірісінің салаларында органикалық синтез өнімдерін және сирек элементтерді таза күйінде алуда, ағынды суларды тазалауда және т.б. қолданады.
Көпшілік жағдайда экстракция процесі ректификация процесінен бұрын өткізіледі. Бұл кезде қоспаларды ректификациямен ажыратуға жұмсалатын жылу мөлшерін көп азайтады.
Сұйық-сұйық жүйелерінің тепе-теңдігі арқылы экстракт пен рафинаттағы ажыратылатын құрастырушының шекті концентрацияларын анықтайды. Тепе-теңдік концентрация мәндері таралу коэффициенті m немесе экстракция изотермиясы Уf =F(X) бойынша анықталады.
Экстракттағы ажыратылатын құрастырушының тепе-теңдік концентрациясының (У*) осы құрастырушының рафинаттағы тепе-теңдік концентрациясына (Х) қатынасы таралу коэффициенті деп аталады:
m= У*/Х,
m-нің мәні бойынша еріткіштің экстракциялық қабілетін анықтайды:
m-қаншалықты көп болса, еріткіштің ажыратылатын құрастырушыны айыру қабілеті соншалықты көп болады. Экстракцияланатын жүйедегі m-нің мәні 1-ден 10000 дейін болады.
Еріткіштің айырғыш қабілеті экстракцияның ажырату факторымен анықталады:
β=m 1/m2=У1Х2 /У 2 Х1 =У 1 /У2 :Х1 /Х2
Нақты жағдайларда β-ның мәні 2-ден аз болмау керек. Ажырату факторы (β) экстракттағы тепе-теңдік концентрациялар қатынасының рафинаттағы тепе-теңдік концентрациялар қатынасынан қанша есе көп екендігін көрсетеді
1. Экстракциялау процесі дегеніміз не? 2. Экстракциялау процесінің қозғаушы күші не? 3 Экстракциялау аппараттарының жіктелуін түсіндір. Экстракциялық аппаратының конструкциясы қандай?
Ұсынылатын әдебиет: 4.1.1. 233-269 бет
4.1.1. Ә. Ақбердиев, М.М. Молдабеков Химиялық технологияның негізгі процестері және аппараттары. 1 бөлім. Алматы. 1993 ж., 302 бет
Дәріс 15. Кристалдану.
Дәріс жоспары.
1. Жалпы түсінік.
2. Кристалдану тәсілдері және кристаллизаторлар түрлері.
3. Кристаллизаторларды есептеу. Кристалданудың материалдық балансы.
Ертінділер және балқымалардан қатты фазаның кристалл күйінде бөлініп шығу процесі кристалдану процесі деп аталады. Химия өндірісінде кристалдану процесі тұздар және таза қатты заттар өндіруде қолданылады.
Ертінділердегі кристалдану процесі қатты заттың шектеулі ерігіштігіне негізделген. Аса қаныққан ерітінділерден еріген заттың артықша мөлшері кристалданып бөлінгенде ерітінді қаныққан болады. Бұл ертіндіні қалдық ертінді /маточный раствор/ деп атайды. Қалдық ерітіндіні кристалдан центрифугалау және т.б. тәсілдермен ажыратады.
Қаныққан ерітіндінің концентрациясы температура көбейген сайын артады және еріген зат пен еріткіштің қасиеттеріне байланысты болады.
Көптеген қатты заттардың ерігіштігі температура көбейген сайын артады, ал кейбір заттардың ерігіштігі азаяды.
Кристалдану процесі екі сатыдан құралады: кристалдану орталықтарынаң пайда болуы және қристалдардың өсуі. Кристалдану центрлері аса қаныққан ерітінділерде өздігінен пайда болуы мүмкін. Бұл кезде екі процесте (центрдің пайда болуы және кристалдың өсу) бірдей өтеді.
Егер центрлердің пайда болуы жылдамдағы оның өсу жыладамдығынан көп болса, онда қөптеғен майда кристалдар пайда болады. Егер өсу жылдамдығы центрлер пайда болу жылдамдығынан көп болса, ірі кристалдар пайда болады. Кристалдану процесінің жылдамдығы ерітіндінің аса қанығу дәрежесіне, араластыру қарқындылығына және т.б. байланысты болады.
Кристалдардың қасиетіне төмеңдегі факторлар әсер етеді: кристалдар пішіні, оның өлшемі мен фракциялық құрамы және алынатын қристалдың тазалығы.
Кристалдар пішіні кристалданатын заттың табиғатымен анықталады және ерітіндідегі қоспаларға байланысты болады. Мысалы, таза су ерітіндісімен хлорлы калий куб пішіңді, ал ерітіндіде мочевина болса - октаэдрлі куб пішінді кристалданады.
Кристалдардың өлшемі олардың өсу жылдамдығына байланысты.
Температура және ерітінді концентрациясының шегін азайтқанда майда кристалдар азаяды да, кристалдардың фракциялық құрамын өзгертеді. Майда кристалдардың сыртқы беті үлкен болғаңдықтан, оларда қалдық ерітінді көп қалып қояды, яғни кристалдардың тазалығы азаяды. Өте таза кристалдар алу үшін оларды қайтадан кристалдандырады.
Оларадағы қалған ерітінді жуу және кептіру арқылы шығарады.
Кристалдану тәсілдері және кристаллизаторлар түрлері
Кристалданудын төмендегі тәсілдері жиі қолданылады:
1) Еріткіштің бір бөлігін шығару арқылы кристалдау. Бұл тәсілде еріткіштің бір бөлігі буландыру аппаратында буланады да, ерітінді аса қанығып, осы аппаратта кристалданады. Ерітіндіде кристалдардың пайда болуына байланысты буландыру аппараттарының құрылысына өзгерістер енгізіледі. 16.1-суретте ысытатын камерасы аспалы буландыру аппараты - кристаллизатор, ал 16.2-суретте ысытатын камерасы сыртқа шығарылған буландыру аппараты - кристаллизатор көрсетілген. Жылу мөлшерін азайту мақсатында процесті көп корпусты қоңдырғыда өткізеді. Бұл кезде параллельді тәсімді /9.4-сурет/ пайдаланады. Бір бағытты ағынды тәсімді /9.2-сурет/ пайдалануға болмайды, себебі ерітіндінің температурасының төмендеуіне /корпустан корпусқа/ кристалданып, құбырлар бітеліп қалуы мүмкін.
Достарыңызбен бөлісу: | 
