|
|
Extrakce s nemísitelnými rozpouštědly
- opakovaná extrakce
|
|
Zadání
10 kg směsi o složení 13 hm.% acetonu a 87 hm.% vody se celkem
extrahuje 55 kg extrakčního činidla o složení 99 hm.% toluenu a 1 hm.%
acetonu. Požadované složení acetonu v rafinátu je minimálně 2 hm.%. Kolik je třeba
rovnovážných stupňů při opakované extrakci, když do každého stupně dáváme
stejný podíl extrakčního činidla? Extrakce probíhá při 20 °C.
Řešení (opakovaná extrakce)
Schéma opakované extrakce: 
Označení složek
A - extrahovaná složka (aceton)
B - přidávané rozpouštědlo (toluen)
C - původní rozpouštědlo (voda) |
|
Označení proudů
F (R0) - surovina
S - extrakční činidlo
R - rafinát
E - extrakt |
|
Označení relativních hmotnostních zlomků
W - surovina, rafinát
U - extrakční činidlo, extrakt |
|
Rovnice potřebné pro řešení (pro stupeň j):
bilance
mCWAR,j-1 + mB,j UAS,j
= mC WAR,j + mB,j UAE,j
rovnováha
UAE,j = f (WAR,j)
|
|
Rovnováha voda-aceton-toluen Z e-tabulek získáme data
pro rovnovážné složení mezi rafinátem a extraktem. Jedná se o hodnoty hmotnostního zlomku acetonu ve
vodné a toluenové fázi. Ke každé fázi správně přiřadíme označení
hmotnostních zlomků w (rafinát) a u (extrakt). V MS Excel (nebo
v jiném programu, který umožňuje počítat regrese) vypočteme rovnici
rovnováhy.
| Vodná fáze (W) |
| 0,0059 |
| 0,0096 |
| 0,0175 |
| 0,0240 |
| 0,0277 |
| 0,0354 |
| 0,0438 |
| 0,0553 |
| 0,0652 |
| 0,0782 |
| 0,0883 |
| 0,1038 |
|
| Toluenová fáze (U) |
| 0,0036 |
| 0,0059 |
| 0,0112 |
| 0,0154 |
| 0,0188 |
| 0,0251 |
| 0,0325 |
| 0,0426 |
| 0,0530 |
| 0,0636 |
| 0,0727 |
| 0,0883 |
|
Získaná rovnice rovnováhy:
UAEj = - 0,0015 + 0,7134 WARj+
1,4937 (WARj)2
|
Zadáno:
mR0 = 10 kg
wAR0 = 0,13
wCR0 = 0,87 |
mSj = 55/n kg
uASj = 0,01
uBSj = 0,99 |
Hledáme počet stupňů (n),
tak aby wARN < 0,02 |
Přepočty mC =
mR0 wCR0) = 10*0,87 = 8,7 kg
mBj = mSj
uBSj = 55*0,99/n = 54,45/n kg
WAR0 = wAR0/(1 - wAR0) =
0,13/(1 - 0,13) = 0,149
UASj =
uASj/(1 - uASj) = 0,01/(1 - 0,01) =
0,01
WARN = wARN/(1 - wARN) =
0,02/(1 - 0,02) = 0,02
Opakovaně řešíme soustavu 2 rovnic pro uživatelem zvolený počet stupňů. V okamžiku, kdy výstupní hodnota
WARn <
0,02 jsme dosáhli výsledku.
Výsledek: Je třeba 5 stupňů.
Zdrojový text řešení:
 eno.mws
|