3.4.4. Кинетические закономерности процесса экстракции

Кинетические закономерности процесса экстракции определяются основными законами массопередачи. При экстракции имеет место массообмен между двумя жидкими фазами, распределяемое вещество переходит из одной жидкости в другую. Для развития поверхности фазового контакта одну из жидкостей диспергируют в другой. Распределяемое вещество переходит из сплошной фазы к поверхности капли и затем внутрь ее или из капли через поверхность раздела фаз в ядро потока сплошной фазы.

Если диффузионное сопротивление процессу массопередаче сосредоточено внутри капли, то коэффициент массопередачи может быть принят равным коэффициенту массоотдачи дисперсной фазы (). Коэффициент массоотдачи дисперсной фазы может быть рассчитан по уравнениям:

для капель малого и среднего диаметра ()

,

;

для

,

где – критерий Рейнольдса;– динамические коэффициенты вязкости дисперсной и сплошной сред соответственно.

Если диффузионное сопротивление внутри капли незначительно по сравнению с диффузионным сопротивлением в сплошной фазе (2 и200 ), то процесс массообмена определяется только диффузионным сопротивлением сплошной фазы. В этом случае коэффициент массопередачи может быть принят равным коэффициенту массоотдачи сплошной фазы (). Коэффициент массоотдачиможет быть рассчитан по приближенному уравнению подобия

или

,

,

где – диаметр капли;– коэффициент диффузии распределяемого вещества в сплошной фазе;– относительная скорость движения капель в сплошной фазе.

Если диффузионным сопротивлением сплошной и дисперсной фаз пренебречь нельзя, необходимо учитывать перенос распределяемого вещества в пределах сплошной среды и внутри капли. В этом случае рассчитываются коэффициенты массоотдачи в соответствующих фазах, а затем коэффициент массопередачи по уравнению аддитивности фазовых сопротивлений.