Effizienz der Flüssig-Flüssig-Extraktion

Quelle: Kerry M. Dooley und Michael G. Benton, Department of Chemical Engineering, Louisiana Landesuniversität, Baton Rouge, LA

Flüssig-flüssig-Extraktion (LLE) ist eine Trennung Technik statt Destillation wenn entweder: (a) die relativen Volatilitäten der Verbindungen getrennt werden sind sehr ähnlich; (b) ein oder mehrere Bestandteile der Mischung sind temperaturempfindlich sogar in der Nähe von Umgebungsbedingungen; (c) die Destillation würde erfordern sehr geringem Druck oder eine sehr hohe Destillat/Futtermittel-Verhältnis. ¹ Die treibende Kraft für Stoffaustausch ist der Unterschied in der Löslichkeit eines Materials (die gelösten) in zwei nicht mischbaren oder teilweise mischbaren strömen (das füttern und das Lösungsmittel). Die Futtermittel und Lösungsmittel-Streams sind gemischt und dann getrennt, so dass der gelöste Stoff, aus dem Futter auf das Lösungsmittel übertragen. Normalerweise wird dieser Vorgang in aufeinanderfolgenden Phasen mit Gegenstrom wiederholt. Die gelösten angereicherte Lösungsmittel wird das extrahieren genannt, da es Blätter und der gelöste Stoff erschöpft Feed das Raffinat ist. Wird eine angemessene Dichteunterschied zwischen Futter und Lösungsmittel Bäche, kann Extraktion erfolgen mit einer vertikalen Spalte, obwohl in anderen Fällen kann eine Reihe von Misch- und Absetzbecken verwendet werden.

In diesem Experiment ist das operative Ziel, Isopropanol (IPA, ~ 10-15 Gew.-%, der gelöste Stoff) zu extrahieren aus einer Mischung von C₈-zu-C₁₀ Kohlenwasserstoffe mit reinem Wasser als Lösungsmittel. York-Scheibel-Typ (vertikale Mischer und Koaleszern, jeweils einer pro physischen Bühne) Extraktion Spalte steht zur Verfügung. Wie die meisten Extraktoren ist der Gesamtwirkungsgrad (Zahl theoretischen Stufen/physikalischen Stufen) dieser Spalte relativ gering, insbesondere im Vergleich zu vielen Destillationskolonnen. Die geringe Effizienz ergeben sich aus beiden langsam Stoffaustausch (zwei flüssigen Widerstände anstelle von einem wie Destillation) und oft auch aus Fehlverteilung der Phasen. Die Wirkung der Rührer Geschwindigkeit sowohl die gelösten Erholung in den Extrakt und die Effizienz der gesamten Spalte werden ausgewertet.

In diesem Experiment sind die Eigenschaften von n-Nonan eine gute Annäherung an diejenigen des Kohlenwasserstoff-Gemisches für Zwecke der Gleichgewicht. Die ternären System Wasser/Isopropanol/n-Nonan Exponate Typ I Gleichgewicht Verhalten (es gibt einige Zusammensetzung Bereich in welcher Phase Spaltung nicht stattfinden wird) bei Raumtemperatur. Die Gleichgewichtsdaten für dieses System finden Sie im Anhang.

1. Betrieb der York-Scheibel-Spalte

1. Füllen Sie die Extraktor mit Kohlenwass

Abbildungen 3 und 4 zeigen die Ergebnisse bei der Agitation und Futtermittel Flussraten über einen weiten Bereich variiert wurden. Die allgemeine Effizienz und Erholung erhöhen Oberassistenz asymptotische, das ist ziemlich typisch für flüssig-flüssig-Extraktoren, die gar nicht oder in der Nähe von Überschwemmungen. Bei in der Nähe von Hochwasser-Bedingungen, die allgemeine Effizienz und Erholung sollen drastisch verringern. Beachten Sie, dass im Gegensatz zu Destillation, High fee...

Flüssig-flüssig-Extraktion (LLE) ist eine Alternative zur Destillation bei der Lösungsmittel-Feed Mischbarkeit (oder leichte Mischbarkeit) stützt und günstige gelösten Partition Koeffizienten, hohe gelöste Wiederherstellungen in einem Lösungsmittel zu erreichen phase an so niedrig wie eine Lösungsmittel/Futtermittel-Verhältnis so praktisch. Obwohl die Reichweite der Ströme ("Turndown") über die LLE wirksam wird oft begrenzt ist, und während Phase Effizienz niedrig sind, so dass Phase Gleichgewicht nicht erre...

1. T.C. Frank, L. Dahuron, B.S. Holden, W.D. Prince, A.F. Seibert and L.C. Wilson, Ch. 15 of  “Chemical Engineers Handbook, 8^th Edition”, R.H. Perry and D.W. Green, Eds., McGraw-Hill, New York, 2008.
2. W.L. McCabe, J.C. Smith, and P. Harriott, “Unit Operations of Chemical Engineering”, 7th Ed., McGraw-Hill, New York, 2005, Ch. 23; C.J. Geankoplis, “Transport Processes and Unit Operations”, 3^rd Ed., Prentice-Hall, Englewood Cliffs, 1993, Ch. 12; R.K. Sinnott, “Coulson and Richardson’s Chemical Engineering Vol. 6 – Chemical Engineering Design (4^th ed.):  http://app.knovel.com/hotlink/toc/id:kpCRCEVCE2/coulson-richardsons-chemical/coulson-richardsons-chemical
3. B.E. Poling, G.H. Thomson, D.G. Friend, R.L. Rowley and W.V. Wilding, Ch.2 of “Chemical Engineers Handbook, 8^th Edition”, R.H. Perry and D.W. Green, Eds., McGraw-Hill, New York, 2008.
4. J.C. Godfrey, R. Reeve and F.I.N. Obi, Chem. Eng. Prog. Dec. 1989. pp. 61-69; I. Alatiqi, G. Aly, F. Mjalli and C.J. Mumford, Canad. J. Chem. Eng., 73, 523-533 (1995).
5. http://www.pharmaceuticalonline.com/doc/podbielniak-contactor-a-unique-liquid-liquid-0003 (accessed 12/19/16).
6. C.J. King, Ch. 18.5 of “Handbook of Solvent Extraction”, T.C. Lo, M.H.I Baird and C. Hanson, Eds., Wiley, New York, 1983.
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8. A.I. Vorobeva and M.Kh. Karapetyants, Zh. Fiz. Khim., 41, 1984 (1967).  Fits to data from:  J. Gmehling, and U. Onken, "Vapor-liquid equilibrium data collection", Dechema, 1977.