Методы интенсификации экстракционного процесса

Скорость протекания процесса экстрагирования, как и любого массооб- менного процесса, прямо пропорциональна движущей силе процесса и обратно пропорциональна диффузионному сопротивлению. Увеличить движущую силу процесса можно двумя способами: применением противоточного метода дви- жения взаимодействующих фаз, а также повышением соотношения расхода масс экстрагента и твердых частиц.

Эффективность процесса экстрагирования из твердого продукта обеспе- чивают следующие условия:

1. Правильный подбор типа растворителя. Растворитель должен извлекать из продукта только нужный компонент без посторонних примесей; полностью удаляться из экстрагируемого продукта; не должен вызывать коррозии аппара- туры. В качестве экстрагентов используют воду, бензин, этиловый спирт, аце- тон, дихлорэтан.

2. Достижение необходимой степени измельчения продукта, что приводит к увеличению поверхности контакта.

3. Создание оптимальных температурных условий. Повышение температуры ведет к увеличению скорости внутренней диффузии.

4. Создание нужного давления. Повышение давления в системе приводит к увеличению выхода экстрагируемых веществ.

5. Достаточное количество растворителя и соблюдение оптимальной продол- жительности процесса.

6. Организация направленного движения фаз.

Сушка

Общие сведения

Процесс сушки (высушивание) состоит в удалении влаги (более или ме- нее полном) из материалов путём её диффузии и испарения. Это происходит за счет подвода к высушиваемому телу тепла. Необходимость удаления влаги из материала может быть обусловлена разными причинами:

- влажный продукт портится при хранении, так как влага вредно воздействует на его товарные свойства: слёживание, смерзание, образование плесени;

- влажность продуктов может быть вредна на некоторых стадиях переработки: действовать как каталитический яд, ухудшать их качество;

- перевозки высушенного материала потребителю, особенно на дальние рас- стояния, обходятся дешевле, чем влажного – более тяжёлого.

Сушке подвергают не только твёрдые влажные материалы; в химической и ряде отраслей промышленности влагу также часто удаляют из суспензий и растворов.

По способу подвода тепла к высушиваемому материалу различают сле- дующие виды сушки:

- конвективная - путем непосредственного соприкосновения высушиваемого материала с сушильным агентом, в качестве которого обычно используют на- гретый воздух или топочные газы (как правило, в смеси с воздухом);

- контактная - путем передачи тепла от теплоносителя к материалу через раз- деляющую их стенку;

- радиационная - путем передачи тепла инфракрасными лучами;

- диэлектрическая - путем нагревания в поле токов высокой частоты;

- сублимационная - сушка в замороженном состоянии при глубоком вакууме.

Статика сушки

При контакте материала с влажным воздухом возможны два процесса:

а) если парциальное давление пара над поверхностью материала Р М, превышает его парциальное давление в воздухе или газе Р П, т.е. Р М>Р П, то происходит вы- сушивание влажного материала;

б) если Р М<Р П, то происходит адсорбция влаги из сушильного агента и увлаж- нение твёрдого материала.

В процессе сушки величина Р М уменьшается и приближается к пределу Р М =Р П. При этом наступает состояние динамического равновесия, которому со- ответствует предельная влажность материала, называемая равновесной. Равно- весная влажность зависит от парциального давления водяного пара над мате- риалом Р М или пропорциональной ему величины относительной влажности воздуха j, и определяется опытным путем. Поэтому с помощью такого су- шильного агента, как воздух (с определенной относительной влажностью), из материала невозможно удалить всю влагу.

Различают свободную и связанную влагу в материале. Под свободной по- нимают влагу, скорость испарения которой из материала равна скорости испаре- ния воды со свободной поверхности (Р М =Р Н), где Р Н – давление насыщенного во- дяного пара. Скорость испарения связанной влаги из материала всегда меньше скорости испарения воды со свободной поверхности. При этом Р М<Р Н.

Для характеристики содержания влаги в материале используются поня-

тия: w – влажность материала, как содержание влаги выраженное в процентах от массы влажного материала:

m w  =       вл

m

×100% ,                                                (67)

где mвл – масса воды, кг;

m – общая масса материала, кг.

В ряде случаев более удобно относить влагу к абсолютно сухому вещест- ву. В этом случае влагосодержание х, представляет собой содержание влаги в килограммах на 1 кг материала:

х = m вл

(m - m вл )

×100%

.                                     (68)