tugas aik kel.5 fix
TRANSCRIPT
ALAT EKSTRAKSI
MATA KULIAH ALAT-ALAT INDUSTRI KIMIA
oleh :
AULIA KARTIKA DEWI ( 2310 030 037 )FITRIA KUMALASARI ( 2310 030 045 )TRI MARYOS PENETANG ( 2310 030 057 )
PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIAINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA2010 / 2011
ALAT EKSTRAKSI
A. Ekstraksi Padat Cair
Ekstraksi adalah istilah yang digunakan untuk setiap operasi di mana suatu konstituen
yang solid atau cair ditransfer ke cairan lainnya (pelarut). Ekstraksi padat-cair terbatas pada
situasi di mana fase padat hadir dan mencakup operasi-operasi sering disebut sebagai
"pencucian" dan "mencuci".
Ekstraksi padat-cair sangat penting dalam berbagai proses industri. Tembaga dari bijih
tembaga teroksidasi, yang biasanya bijih kelas rendah mengandung kurang dari 1,5 persen
berat per tembaga, dengan cara ekstraksi dengan pelarut minyak kedelai dari kedelai, gula
dari bit gula,dan minyak ikan dari kehidupan ikan adalah contoh lebih lanjut . Ekstraksi selalu
melibatkan dua langkah: (1) kontak pelarut dengan tanah yang akan diperlakukan sehingga
untuk mentransfer konstituen larut (zat terlarut) ke pelarut, dan (2) pemisahan atau mencuci
larutan dari padatan .
Cair selalu mematuhi padatan yang harus dicuci untuk mencegah baik hilangnya solusi
jika konstituen larut adalah bahan yang diinginkan, atau kontaminasi dari zat padat jika
padatan adalah bahan yang diinginkan. Mencuci padatan sering dibutuhkan ketika tidak ada
konstituen harus dibubarkan. Misalnya, kalsium karbonat endapan terbentuk dalam
pembuatan soda kaustik dari abu soda dan kapur dicuci untuk memulihkan jumlah maksimum
kaustik. Proses lengkap juga dapat mencakup pemulihan terpisah dari zat terlarut dan pelarut.
Tapi ini dilakukan dengan operasi lain seperti penguapan atau destilasi.
Peralatan
Peralatan yang digunakan untuk ekstraksi padat-cair dapat diklasifikasikan menurut
cara yang langkah pertama tercapai. The "tidur solid" merujuk pada setiap operasi di mana
partikel-partikel padat disimpan dalam posisi yang relatif tetap terhadap satu sama lain
sementara arus pelarut throungh tempat tidur partikel padat, apakah atau tidak tidur dari
bahan padat tetap stasioner sehubungan dengan bumi selama ekstraksi. Istilah "tersebar
kontak" mengacu pada setiap operasi di mana partikel padat, tersuspensi dalam cairan, adalah
di dalam relatve gerak satu sama lain dan dengan pelarut selama waktu kontak. Kedua jenis
peralatan dapat dioperasikan baik dengan batch padat dirawat dengan satu atau lebih batch
pelarut atau dengan pelarut succesively mengalir melalui padatan yang diekstrak.
Stationary Solid Bed Buka tangki. Apabila suatu unggun tetap digunakan, jenis
sederhana tetap terdiri dari tangki terbuka terbuat dari kayu, beton, atau baja dengan linigs
pelindung jika solusi yang digunakan adalah korosif. Tank-tank seperti yang ditunjukkan
dalam cross section pada Gambar. 284 dapat diberikan dengan palsu yang berfungsi sebagai
dukungan untuk tetapi memungkinkan bagian pelarut atau solusi. Zat padat harus
diperlakukan ditempatkan dalam tangki sedemikian rupa untuk mencegah pemisahan ukuran
partikel padat, dan pelarut kemudian diperkenalkan pada baik bagian atas atau bagian bawah
tangki.
Dalam satu metode operasi solusi pelarut dipompa sampai tertutup, dan cairan
diperbolehkan untuk tetap Dalam kontak dengan zat padat untuk jangka waktu yang
ditentukan yang dapat sampai fraksi minimal diinginkan zat terlarut larut atau tercuci keluar
dari fase padat, atau sampai konsentrasi zat terlarut dalam pelarut telah mencapai nilai yang
diinginkan. Zat cair tersebut kemudian dialirkan dari padatan melalui bagian bawah. Siklus
ini dapat diulang dengan jumlah berturut-turut pelarut, tetapi biasanya solusi dari penurunan
konsentrasi zat terlarut digunakan sampai akhirnya padatan diekstrak, setelah drainase,
dikeluarkan dari tangki.
Dalam metode solusi lain operasi pelarut dipompa ke dalam tangki terus menerus.
Konsentrasi zat terlarut dalam tangki effluent yang menjadi kurang sebagai hasil ekstraksi.
Jika tangki baterai digunakan, seperti kebiasaan di operasi kontinu, pakan untuk satu tangki
adalah efluen dari tangki sebelumnya, dan konsentrasi di kedua solusi inlet dan outlet
perubahan terus menerus selama proses tersebut.
Contoh dari metode yang terakhir adalah ekstraksi tembaga dari bijih seperti yang
dilaporkan oleh Aldrich dan Scott. Baterai terdiri dari tiga belas ekstraksi timbal-tank beton
berjajar, masing-masing 175 kaki panjang, 67,5 kaki lebar, dan 18 ft mendalam, memiliki
kapasitas perkiraan 9000 ton bijih per tangki. Pembangunan tangki ini diilustrasikan pada
Gambar 248 dan 285. Bagian bawah tangki palsu di masing-masing terdiri dari 2-in. papan
memiliki 15 lubang per meter persegi permukaan. Setiap lubang 3 / 8 in diameter pada
permukaan atas dan ¾ masuk di bagian bawah untuk mencegah penyumbatan. A 14-in. pipa
timah adalah "dibakar" pada lapisan memimpin pada akhir kebalikan dari tangki meluap dan
terhubung ke pembuangan pompa vertikal timbal yang mengambil isap dari luapan dari
tangki sebelumnya berikutnya dalam baterai.
Bijih, setelah crushing dan ukuran, adalah diserahkan kepada baterai conveyor belt
batank (A dalam Gambar 286) menjalankan panjang baterai. bijih ini dibuang dari belt
conveyor ke conveyor belt (B) pada mesin menyebarkan bergerak yang mencakup tank.
Sebuah perjalanan wisatawan otomatis pemesanan o mesin penyebaran dan bermuara beban
dari sabuk ke dalam tangki. Pada pembalikan ech dari wisatawan itu, mesin menyebarkan
bergerak maju 21 / 2 ft hingga mencapai sisi tangki, ketika gerakan ini dipesan dan mesin
perjalanan menuju seberang.
Ketika tangki diisi dengan bijih untuk kedalaman yang tepat, bijih ditutupi dengan asam
sulfat encer dipompa masuk melalui bagian bawah tangki untuk mencegah gangguan. Sekitar
175.000 sampai 200.000 pelarut yang diperlukan untuk mengisi satu tangki. Solusi
melimpah dari tangki sebelumnya atau pelarut dipompa oleh pompa memimpin vertikal di
bawah palsu dan Facebook melalui bijih dalam tangki masing-masing. Overflows solusi
melalui pencucian dan melayani pompa tangki berikutnya dengan laju sekitar 1200 gpm.
Bijih ini dicuci dengan larutan asam sampai dibuat dengan air, mencuci sepuluh di semua
digunakan. Dalam mencuci, solusi mencuci atau air yang dipompa ke bijih, diedarkan oleh
pompa, dan kemudian ditiriskan. Padatan dikeringkan dikeluarkan dari tangki oleh sebuah
excavator tipe jembatan yang membentang tangki pelindian dengan ember kereta perjalanan
di seluruh dimensi panjang tangki. ember ini perjalanan ke akhir excavator dan beban
discharges melalui suatu hopper ke udara-dump mobil-jalan kereta api standar-gage. Sebuah
siklus lengkap untuk satu tangki memakan waktu 13 hari.
Dengan pelarut mudah menguap, seperti larutan amonia dalam ekstraksi bijih tembaga,
atau air panas, perlu untuk beroperasi pada tekanan di atas tangki atmosfer dan colsed
diperlukan. Kapal tersebut biasanya terbuat dari baja dan harus dilengkapi dengan bukaan
yang cukup untuk pengisian dan pemakaian zat padat.
Gambar 288.
Intisari pulp yang diperoleh dari proses sulfat bubur kertas dicuci dan jenis kapal
tertutup ditunjukkan pada Gambar. 287. Campuran pulp di bawah tekanan ditransfer ke vesel
melalui pembukaan feed. Steam terbentuk akibat penurunan pessure, bersama-sama dengan
minuman entrained dan pulp, melalui lubang angin di bagian atas. Penyekat berbentuk
kerucut diikat di bawah pipa melalui mana pulp ditiup ke kapal, mendistribusikan pulp dan
melindungi materi masuk. Bagian bawah dipasang pada I-balok dan pada besi sudut erat pada
keliling shell. Ruang kosong bagian bawah adalah sebagian diisi dengan beton yang
mendukung I-balok dan juga mengurangi ruang bebas di bawah bagian bawah. Air yang
digunakan untuk mencuci pulp diperkenalkan melalui koneksi atas dan secara bertahap
menggantikan yang terkandung dalam bubur kertas, melalui bagian bawah dan melalui outlet
bawah. Pulp dicuci dibuang melalui openig debit yang dilengkapi dengan bingkai cast-baja
berat dan penutup baut. Sambungan air terletak di seberang pembukaan debit untuk
menyuntik aliran tinggi kecepatan air untuk membantu dalam menjalankan pulp.
Gambar 287. Diagram dari aliran
tertutup
Tipe unggun bergerak dalam beberapa
kasus mungkin menguntungkan, khususnya
dari sudut pandang penanganan padatan,
untuk memindahkan tempat itu sendiri. The
Bollman atau ekstraktor Hansa-Muhle
kedelai, Fig.288, mirip dengan ember lift,
terdiri dari serangkaian keranjang berlubang
besar tergantung pada sepasang rantai tak
berujung yang digerakkan oleh roda
sproket. Di sisi lain peralatan dimana
keranjang bergerak ke atas, pelarut
disemprotkan pada keranjang, dekat bagian
atas, yang berisi kacang serpihan. Cairan mengalir melalui perforasi di keranjang, dan ke
bawah ke keranjang berikutnya. Serangkaian beberapa kontak-tahap counter-saat ini sehingga
diperoleh pelarut dan minyak mencapai bagian bawah unit dimana penagihan di bah A dan
dipompa ke tangki penyimpanan perantara yang berisi cairan yang dikenal sebagai miscella
setengah. Di sisi lain dari peralatan, di mana keranjang bergerak ke bawah, sejumlah serpih
kacang dibebankan ke masing-masing keranjang. Solusi dari tangki penyimpanan menengah
disemprotkan ke atas keranjang baru dibebankan, dan kedua solusi dan memindahkan
keranjang ke bawah. Ini sisi sistem operasi sesuai dengan multiple-menghubungi paralel-
aliran. Solusi kuat dari sisi sistem dikumpulkan di lain B bah dari yang dipompa ke filter dan
kemudian ke tangki penyimpanan. Ketika keranjang mencapai bagian atas unit pada sisi
mendaki secara otomatis terbalik dan serpih yang diekstraksi akan dibuang ke gerbong debit
dari mana mereka akan dibawa ke Pengering oleh screw conveyor. Seluruhnya ditutup oleh
uap-tertutup untuk mencegah kebocoran uap solvent.
Kontak Dispersi
Berbagai peralatan yang digunakan ketika partikel padat terdispersi dalam pelarut
selama ekstraksi. bahan kasar butiran halus tidak cukup untuk tetap tinggal di suspensi dalam
pelarut dapat ditangani di penggolong
multideck terdiri dari unit seperti
digambarkan dalam gambar 79. aliran
berlawanan digunakan dengan partikel padat
memajukan Facebook dek miring dan cair
yang mengalir miring. Drainase yang terjadi
di bagian atas dek cenderung menghilangkan
sebagian besar solusi berpegang pada padatan
sebelum mereka maju ke geladak berikutnya
di mana mereka datang ke dalam kontak
dengan larutan yang mengandung kurang dari
konstituen larut.
Dimana padatan cukup halus akan
disimpan di suspensi oleh agitasi, agitator
(figs.88 dan 476), pengental (fig.101), atau kombinasi keduanya dapat digunakan. Jika kedua
agitator dan pengental yang digunakan, agitator digunakan untuk menghubungi padat dengan
cairan untuk membubarkan sekarang bahan larut dalam zat padat, dan pengental digunakan
untuk efek pemisahan padatan dari larutan.
Dalam beberapa kasus, agitasi dan solusi dapat dilakukan dengan bersamaan aliran
padatan dan solusi melalui pipa di tempat agitasi dalam tangki. Untuk operasi batch skala
kecil, agitasi dan pemisahan (sedimentasi) dapat dilakukan dalam kapal yang sama. Pengental
saja mungkin untuk pemisahan dan pencucian endapan.
Ada banyak jenis peralatan di mana padatan dipindahkan berlawanan untuk cairan
melalui konveyor sekrup, garpu, dan perangkat mekanik lainnya. Perkembangan yang
menarik adalah ekstraktor kedelai, ditunjukkan dalam fig.289, yang terdiri dari sebuah kapal
silinder vertikal berisi serangkaian pelat melingkar horisontal sama spasi dan tetap ke poros
sentral yang perlahan diputar oleh motor.soybean sebuah serpihan diberi makan terus
menerus oleh conveyor ke atas, dan pelarut dipompa terus ke bawah. The serpih
diperkenalkan di bagian atas didistribusikan secara merata oleh pisau penyebar menempel
pada poros berputar. lengan scraper Stationary erat pada shell mengikis permukaan setiap
pelat, yang slotted, sehingga serpih kedelai menyapu melalui slot oleh lengan scraper
stasioner. Slot begitu terletak bahwa serpih mengikuti jalur heliks dalam menggerakkan ke
bawah melalui serpihan unit.the di dasar unit dibuang melalui jarak yang cukup di atas
tingkat pelarut untuk memungkinkan drainase yang memadai sebelum melaksanakan ke
pengering. Cairan mengalir ke atas melalui ekstraktor itu, berlawanan dengan gerakan serpih.
Lapisan tebal serpih segar dipertahankan di atas piring, menyediakan tempat tidur filter untuk
menghambat partikel halus copot di bagian bawah alat tersebut dan dibawa ke atas oleh
cairan. Solusi minyak dan pelarut, bersama-sama dengan partikel padat entrained, melimpah
melalui layar di dekat bagian atas dan meninggalkan ekstraktor tersebut.
Desain opsional adalah untuk mempercepat pencakar ke poros berputar pusat dan
membuat piring stasioner.
Secara umum, extractor tidur diam padat melibatkan jumlah minimum penanganan dan
sering digunakan di mana sejumlah besar material harus diperlakukan atau di mana
karakteristik partikel-partikel padat seperti gerakan kontinyu dari material yang tidak
diinginkan. Campuran partikel padat yang membentuk tempat tidur porositas rendah, baik
awalnya atau selama ekstraksi, biasanya dirawat di negara tersebar bukan di tempat tidur
yang solid. Seperti porositas diatur oleh distribusi ukuran daripada ukuran partikel padat,
porositas dapat ditingkatkan dengan klasifikasi dari zat padat sebelum ekstraksi. Hal ini telah
dilakukan dalam kasus bijih logam.
Proses Ekstraksi Lengkap
Proses ekstraksi lengkap The streames meninggalkan sistem ekstraksi padat-cair
biasanya menjalani serangkaian operasi lebih lanjut sebelum produk jadi diperoleh. Entah zat
padat diekstraksi, atau keduanya mungkin berisi materi yang diinginkan. Selain pemulihan
produk yang diinginkan atau produk, pemulihan pelarut biasanya operasi penting.
Dalam proses untuk ekstraksi bijih tembaga yang telah dijelaskan, tembaga yang
diinginkan dalam larutan sedangkan diekstrak dan bijih dicuci dibuang. Bagian utama dari
tembaga ditemukan oleh deposisi elektrolitik dari solusi. Selama pengendapan elektrolitik
sebagian besar dari asam sulfat encer diperlukan untuk extractionis juga terbentuk. larutan
dari sel elektrolitik, setelah penambahan air dan asam sulfat yang diperlukan untuk membuat
kerugian yang terjadi dalam proses tersebut, kemudian didaur ulang ke sistem ekstraksi.
Dalam ekstraksi kedelai, baik kedelai dan minyak kedelai diekstraksi (makan) adalah
produk berharga. Pemulihan minyak, makan, dan pelarut membutuhkan operasi tambahan
dan peralatan seperti pengering, evaporator, stripping kolom, pemisah air, dan kondensor.
Gambar. 290. Diagram alir untuk ekstraksi kedelai.
Metode Operasi
Metode yang paling sederhana operasi untuk ekstraksi padat-cair atau mencuci padatan
adalah untuk membawa semua bahan untuk diperlakukan dan semua pelarut yang akan
digunakan ke dalam kontak sekali dan kemudian untuk memisahkan larutan yang dihasilkan
dari padatan yang tidak larut. Operasi batch tunggal-kontak ini ditemui di laboratorium dan
dalam operasi skala kecil tetapi jarang dalam operasi industri karena recovery rendah bahan
larut diperoleh, dan larutan encer yang dihasilkan relatif.
Jika jumlah pelarut yang akan digunakan adalah dibagi menjadi bagian dan padat
diekstraksi berturut-turut dengan setiap bagian pelarut segar setelah pengeringan padatan
antara setiap penambahan pelarut, operasi ini disebut multi-kontak sederhana. Meskipun
pemulihan konstituen larut ditingkatkan dengan metode ini, memiliki kekurangan bahwa
larutan yang diperoleh masih relatif encer. Metode ini dapat digunakan dalam operasi skala
kecil di mana konstituen larut tidak perlu dipulihkan. Jika padat dan pelarut dicampur terus
menerus dan campuran makan terus menerus ke perangkat memisahkan seperti pengental,
satu operasi-kontak terus-menerus diperoleh.
Sebuah hasil yang serupa diperoleh oleh lawan operasi batch, diilustrasikan dalam
gambar. 291 yang menunjukkan penggunaan tiga kontaktor batch menghasilkan pemisahan
yang sama seperti lima tahapan dalam baterai lawan kontinyu seperti fig.299. enam langkah
menunjukkan di fig.291 melacak kontak larutan segar ditambahkan ke kapal A pada tahap I
melalui lima kontak lawan ditandai dengan tanda bintang di kapal A, B, C, A, B, setelah itu
harus disingkirkan. Secara umum jumlah unit kontak yang diperlukan untuk pemisahan
diberikan menggunakan operasi lawan terus menerus, Nc, adalah equel untuk 2NB,-1 dimana
NB adalah jumlah unit kontak tersedia untuk operasi batch. Tetapi tingkat produksi dari
baterai yang sama terus menerus unit berukuran jauh lebih besar.
Metode perhitungan
Dalam operasi intermiten kebanyakan, terutama di mana zat padat ini gelisah dengan
batch cairan sebelum perpisahan, komposisi larutan meninggalkan panggung sebagai cair
adalah sama dengan solusi berpegang pada padat meninggalkan panggung. Dalam arti bahwa
tidak ada perubahan lebih lanjut dalam komposisi ini mengikuti solusi dapat dicapai melalui
kontak lebih lanjut dengan cairan, panggung dapat ditunjuk sebagai tahap idel. penggunaan
istilah tahap ideal untuk mendefinisikan kondisi tersebut tidak boleh disalahartikan sebagai
menyarankan dengan cara apapun keseimbangan atau kondisi jenuh antara solusi dan zat
terlarut di dalam atau pada partikel padat.
Tahap aquilibrium atau ideal didefinisikan untuk axtraction padat-cair sebagai tahap
dari mana laeving solusi yang dihasilkan dari komposisi yang sama sebagai solusi berpegang
pada padatan meninggalkan panggung. karena kondisi ini tidak selalu terpenuhi, rasio jumlah
tahap ideal untuk jumlah tahap ideal untuk jumlah tahap yang sebenarnya dibutuhkan untuk
mencapai hasil yang sama disebut tahap efisiensi secara keseluruhan. Jumlah tahap yang
sebenarnya = (jumlah tahap ideal) / (efisiensi tahap secara keseluruhan) Perhitungan jumlah
tahap yang ideal dibutuhkan adalah dasar yang memadai untuk desain dari ekstraksi baterai
hanya jika desainer juga tahu, atau dapat memperkirakan, tahap efisiensi secara keseluruhan.
Efisiensi Tahap sering berkaitan dengan waktu kontak antara cair dan padat di setiap tahap
dan karena itu cenderung menurun dengan peningkatan throughput jika peralatan kelebihan
beban. Informasi tersebut dapat jenis peralatan yang akan digunakan bila dioperasikan
dengan bahan-bahan yang sebenarnya terlibat dalam ekstraksi.
Dalam rangka untuk menyederhanakan perhitungan tahap jumlah ideal yang diperlukan
untuk ekstraksi padat-cair, asumsi-asumsi berikut biasanya dibuat. Sistem ini terdiri dari
bahan-bahan yang dapat diperlakukan sebagai tiga komponen sebagai berikut. Inert, tidak
larut padat Sebuah zat terlarut tunggal yang dapat cair atau padat Sebuah pelarut yang
melarutkan zat terlarut (b) tetapi tidak memiliki pengaruh pada atau jenuh dengan padatan
inert (a) Zat terlarut tidak terserap oleh inert padat. Zat terlarut dihapus oleh solusi sederhana
dalam pelarut tanpa apa yang disebut sebagai reaksi kimia. Asumsi ini tidak diperlukan untuk
calculation.the padat tidak perlu larut dalam pelarut yang disediakan bahwa data yang
tersedia pada kelarutan inert padat dalam larutan berbagai konsentrasi. Demikian pula terlarut
dapat terserap pada padat dengan ketentuan bahwa data yang tersedia pada jumlah zat terlarut
terserap per satuan massa yang solid sebagai fungsi dari konsentrasi larutan. Dalam elektrolit
caseof, adsorpsi zat terlarut biasanya diabaikan.
B. Ekstraksi cair-cair
Ekstraksi cair-cair adalah istilah yang diterapkan pada setiap operasi di mana bahan
terlarut dalam satu fasa cair ditransfer ke fase cair kedua. Pelarut harus larut, atau larut
sampai batas tertentu saja, dalam larutan yang akan diekstraksi. Jika pelarut dan solusi benar-
benar larut, tidak akan ada kesempatan untuk mentransfer zat terlarut dari larutan asli untuk
fase cair kedua. Tingkat kelarutan pelarut dalam larutan, dan dari solusi dan komponen dalam
pelarut, adalah pertimbangan penting dalam pemilihan pelarut dan dalam pengoperasian
proses ekstraksi. Ekstraksi cair-cair terdiri dari langkah-langkah dasar yang sama seperti
ekstraksi padat-cair:
1. Mencampur inti atau hubungi pelarut dengan larutan yang akan diperlakukan,
sehingga untuk mentransfer zat terlarut dari larutan ke pelarut.
2. Pemisahan fase larutan cair dari fasa pelarut cair.
Proses ekstraksi lengkap dapat melibatkan operasi lainnya seperti pemisahan dan
pemulihan pelarut dari zat terlarut dan pelarut te yang dapat larut dalam larutan. Penghapusan
dan pemulihan pelarut mungkin lebih penting dalam menentukan keberhasilan penerapan
proses ekstraksi dari tingkat ekstraksi dan pemisahan dicapai dalam dua langkah dasar,
particurly saat khusus atau mahal pelarut bekerja. Pemisahan dan pemulihan pelarut dapat
dilakukan dengan berbagai metode seperti distilasi atau sederhana pemanasan atau
pendinginan untuk mengurangi kelarutan zat terlarut atau pelarut. ekstraksi cair-cair secara
luas digunakan untuk pemisahan komponen solusi, terutama ketika:
1. Komponen relatif nonvolatile.
2. Komponen-komponen telah substansial volatilitas yang sama dari campuran.
3. Komponen yang sensitif terhadap suhu yang diperlukan untuk pemisahan dengan
penyulingan.
4. Komponen kurang-volatile yang diinginkan hadir dalam larutan hanya dalam jumlah
yang relatif kecil. Dalam kasus seperti itu, komponen kurang-volatile dapat diekstraksi
menjadi pelarut kedua, menghasilkan solusi lebih terkonsentrasi dari yang mungkin pulih
lebih ekonomis, atau ekonomi yang sama dapat dicapai dengan pelarut kurang stabil daripada
komponen yang diinginkan, bahkan peningkatan konsentrasi komponen yang diinginkan ini
tidak signifikan.
Biasanya distribusi yang berbeda dari komponen-komponen campuran pakan antara
dua lapisan pada kesetimbangan adalah diandalkan untuk efek pemisahan yang diinginkan.
Lapisan yang mengandung konsentrasi yang lebih besar dari pelarut dan konsentrasi yang
lebih kecil dari cairan pakan disebut sebagai lapisan "ekstrak". Lapisan lainnya, yang
mengandung konsentrasi yang lebih besar dari cairan umpan dan konsentrasi yang lebih kecil
pelarut disebut sebagai lapisan "raffinate". Istilah-istilah yang sewenang-wenang dan
digunakan dengan cara yang berbeda di negara yang berbeda, sehingga pembaca literatur
asing harus berhati-hati untuk tidak bingung.
Pelarut dikatakan selektif untuk komponen pakan rhe yang ditemukan dalam rasio yang
lebih besar untuk komponen lain dalam ekstrak daripada baik raffinate atau pakan asli.
Pelarut selektif untuk componeny A jika (xA / xB) F <(yA YB /) 1> (xA / xB) n. Bahan-
bahan sisa yang tersisa dari ekstrak dan reffinate lapisan setelah bagian utama dari pelarut
akan dihapus sering disebut sebagai ekstrak dan raffinate, masing-masing. Dalam operasi
layer mungkin baik atas atau bawah, dipending pada kepadatan relatif mereka. Salah satu dari
fase cair mungkin berisi padatan terlarut. Dalam beberapa operasi lebih dari dua fasa cair
dapat terbentuk secara simultan, dan fase padat dan fase uap juga mungkin terlibat. Ekstraksi
mungkin hanya melibatkan proses fisik pemisahan dengan solusi, atau reaksi kimia antara zat
diekstrak dan bahan pelarut atau dilarutkan dalam pelarut mungkin terjadi. ekstraksi cair-cair
telah banyak digunakan untuk menghilangkan unsur naphthenic dan aromatik dari konstituen
paraffinic saham minyak pelumas dengan menggunakan berbagai pelarut dan campuran
pelarut. Pemulihan asam asetat dari encer larutan mengandung air, pemisahan konstituen tak
jenuh dari minyak nabati seperti minyak kedelai, pemurnian butadiena, dan pemulihan
penisilin adalah contoh lain. Kombinasi ekstraksi cair-cair dengan distilasi fraksional yang
dikenal sebagai "penyulingan ekstraktif" telah menjadi peningkatan penting industri dalam
beberapa tahun terakhir untuk pemisahan mendidih close-senyawa dan campuran azeotrop.
Peralatan
Semua peralatan ekstraksi upaya untuk mengamankan area kontak yang besar antara
fase sejakperpindahan dari komponen yang didistribusikan berbanding lurus dengan daerah
ini. Diferensiasi antara berbagai jenis peralatan didasarkan pada metode yang digunakan
untuk menghubungi fase cair.
Pencampuran dua tahap oleh pengelompokan dan menyebar satu fase bentuk
permukaan baru dengan kecepatan transfer zat terlarut di bidang kontak besar. Kemudahan
pencampuran tergantung pada interfacialtension antara dua fase, kepadatan relatif dari dua
fase, dan viskositas setiap tahap.
Pemisahan dua fase setelah mereka telah dibawa ke kontak ini dapat dicapai oleh
gravitasi atau, lebih jarang, dengan gaya sentrifugal. Kemudahan pemisahan tahap dua
tergantung terutama pada perbedaan densitas dari dua tahap dan viskositas mereka dan
mungkin lumayan dipengaruhi oleh adanya kotoran yang dapat menstabilkan emulsi.
Metode ini tergantung pada panjang peningkatan jalur aliran untuk mendapatkan area
kontak yang besar dan konsumsi energi biasanya diperlukan kurang dari ketika dua tahap
dicampur. Seperti bidang kontak diperpanjang antara fase dapat diperoleh dengan
mengalirkan dua fase cair countercurrently atau concurrenly dalam tabung horizontal atau
saluran dengan fase kurang padat mengalir di bagian atas tabung, atau dalam tabung vertikal
saluran dengan tahap yang lebih padat mengalir menuruni dinding tabung sedangkan fase
kurang padat mengalir ke atas trought pusat tabung. Istilah "dibasahi-dinding" menara sering
digunakan untuk jenis vertikal. Dalam kedua jenis horizontal dan vertikal peralatan area
kontak diperpanjang diperoleh dengan memiliki peralatan yang cukup panjang.
Kolom penyekat-plat (Fig.303) merupakan modifikasi dari kolom vertikal sederhana
yang memberikan suatu daerah meningkat tanpa sangat meningkatkan panjang kolom. pelat
penyekat padat yang memperpanjang sebagian di penampang kolom ditempatkan pada
interval yang sesuai dalam kolom. Setiap pelat penyekat dapat diberikan dengan bibir pendek
sehingga masing-masing secara substansial nampan. Cairan ringan mengalir ke atas sekitar
penyekat dan melalui area bebas antara baki dan dinding bagian dalam kolom. Mengalir
cairan berat sepanjang penyekat, kelimpahan, lebih dari bibir, dan kemudian mengalir ke
bawah ke dalam baki berikutnya.
Kapasitas peralatan tersebut dibatasi oleh fakta bahwa tingkat aliran kedua fase harus
cukup rendah untuk mencegah pencampuran dari fase karena baik menghubungi dan
pemisahan fase terjadi pada bagian yang sama dari peralatan. Jika gaya sentrifugal digunakan
untuk mencegah pencampuran fase, tingkat aliran lebih tinggi dapat digunakan. Ekstraktor
sentrifugal podbielniak (Gambar 304) didasarkan pada prinsip ini. Pembagian dan dispersi
satu fasa, pada tahap kedua dapat dilakukan dengan berbagai jenis mixer atau kolom. Mixer
termasuk penghasut udara, mixer mekanik, dan pencampur aliran dan digunakan untuk
mencampur fase dalam satu kapal dengan pemisahan dicapai dalam sebuah kapal yang
terpisah, kecuali dalam operasi batch ketika kapal yang sama dapat digunakan pertama untuk
pencampuran dan kemudian untuk pemisahan. Kolom mungkin spray, dikemas, atau tipe
pelat dan biasanya dioperasikan dengan aliran berlawanan fasa tersebut. Pemisahan dua fase
terjadi di dalam kolom itu itu sendiri dan bukan dalam wadah terpisah. Fase cair lebih berat
masuk di bagian atas dan daun di bagian bawah, fase cair lighter mengalir ke atas dalam arah
yang berlawanan. Kolom semprot adalah jenis peralatan yang sederhana dan terdiri dari
vassel yang cocok, biasanya silinder.
Dan jauh lagi cokelat berdiameter panjang, sebuah dilengkapi dengan saluran atau
distributor untuk tahap yang akan bubar. Fase kontinyu mengisi kapal, dan arus fasa
terdispersi meskipun fasa kontinyu. Efektivitas ekstraksi tergantung pada subdivisi dari fasa
terdispersi ke dalam tetesan kecil. Koalesensi tetesan ini setelah mereka terbentuk cenderung
menurun. Koalesensi disukai oleh tegangan antar muka tinggi antara fase cair, yaitu, ketika
jumlah tetesan per satuan volume besar. desain yang tepat dari pintu masuk semprot,
sehingga extrance adalah tipe difusi secara bertahap memperluas (corong jenis) daripada tipe
orifice tiba-tiba, akan memungkinkan operasi pada tingkat yang lebih tinggi mengalir tanpa
koalesensi dari droplets1. Jika penampang kolom terbatas di pintu masuk oleh pengenalan
nozel menyebar, kecepatan arus counter dari fasa kontinyu antara tetesan mey cenderung
untuk mempromosikan koalesensi bukan menjaga tetesan te terpisah.
Kolom dikemas berbeda dari kolom kosong di kapal tersebut sebagian dipenuhi dengan
kemasan yang sesuai, baik padat atau berongga. Para kemasan yang digunakan memiliki
berbagai macam bentuk sebuah sizez. eylinders kosong berdinding tipis ia lengtht sama
dengan diameter (cincin Rasching) dan unit berbentuk pelana yang disebut Berlsaddles sering
digunakan. Lihat buah ara. 328 untuk 328d (hal. 323 dan 324) untuk diagram dari kolom
dikemas dan foto-foto kemasan. Kinerja kolom dikemas depens terutama pada bidang kontak
yang besar yang dihasilkan oleh pengepakan dan kurang pada pembagian dari fasa
terdispersi. Hal ini penting untuk mendukung kemasan dan untuk menemukan kepala
distributor benar sehubungan dengan dukungan kemasan, sehingga untuk menghindari
gangguan pada aliran dua phases.1
Salah satu fase ini mungkin telah tersebar di semprot atau kolom dikemas, meskipun
biasanya diinginkan untuk membuat fase mengalir dalam jumlah yang lebih besar tersebar
phase.3 Saparation dari dua fase terjadi terus menerus dalam kolom yang disediakan sesuai
menetap di bagian di bagian atas atau bootom kolom. Tingkat antarmuka akan maintainedat
mey setiap titik di kolom meskipun biasanya di bagian atas atau bawah kolom. Gambar 305
menunjukkan metode untuk mengendalikan tingkat antarmuka. Sebuah kolom piring terdiri
dari serangkaian piring, jarak interval yang teratur sepanjang kolom, yang berfungsi untuk
membubarkan salah satu tahap. pipa Edaran memperluas di atas bagian bawah piring
digunakan untuk aliran fasa kontinyu dari piring ke piring (Gambar 306). Jika ada perbedaan
ditandai membasahi dari kolom oleh dua cairan, operasi yang berhasil diperoleh hanya jika
fase nonwetting adalah fasa terdispersi. Saparation dari phasesoccurs di setiap bagian antara
pelat, antarmuka tingkat dipertahankan oleh tha panjang dari downpipes melalui mana arus
fasa kontinyu.
Seperti ditunjukkan, cairan mengalir ke bawah melalui pipa atau segmen dan ke atas
melalui perforasi. Volumns juga dibangun dengan pelat interved, dalam hal aliran ke atas
melalui pipw th atau segmen dan turun melalui perforasi. Pengaturan ini tergantung pada fase
mana yang akan despersedand sering ditentukan oleh sifat antarmuka dari fuilds dan bahan
konstruksi.
Kolom saringan-piring sesuai, dalam arti, untuk serangkaian kolom semprot pendek
dipasang satu di atas yang lain. The disperdes recombines cair di atas piring dan kemudian
kembali dibagi lagi menjadi didispersikan kembali melewatkan melalui perforasi dari pelat
berikutnya. Karena telah menunjukkan bahwa untuk tetes satu jumlah yang cukup berarti (40
sampai 45 persen) dari total ekstraksi terjadi sebagai drop terbentuk sebelum rilis dari nosel,
17 adalah mungkin bahwa efektivitas dilaporkan dari jenis peralatan ini adalah untuk
pembentukan sering permukaan baru di eacs pada pelat. Penurunan jarak plat meningkatkan
efisiensi ekstraksi tetapi mengurangi thoughput alloable rentang jarak pelat dari 3 hingga 9
in.19 rekombinasi An redispersion dari fasa terdispersi yang terjadi whish menyerap energi
dapat disediakan hanya wen perbedaan dalam kerapatan fase cukup untuk mengatasi
resistensi meningkat di piring saringan, sehingga konsumsi energi untuk jenis ini mungkin
jauh lebih besar daripada untuk kolom kosong dari ketinggian yang sama.
Pelat gelembung-topi kolom, Gambar. 327, banyak digunakan untuk cairan-uap
menghubungi telah ditemukan memuaskan untuk ekstraksi cair-cair sebagai biasa
designed.15 Ketegangan antar muka yang lebih tinggi antara dua uap, dan agitasi yang lebih
rendah diperoleh karena viskositas yang lebih tinggi ketika dua fase cair contanted, mungkin
account untuk kinerja buruk dari kolom bubblecap bila digunakan untuk ekstraksi cair-cair.
Tingkat Aliran dari fase cair pada kolom yang digunakan untuk ekstraksi cair-cair dibatasi
oleh cepat bahwa setelah arus membatasi tertentu telah mencapai kolom tersebut tidak akan
lagi berfungsi dengan baik. Aliran membatasi disebut "titik banjir" dan tergantung pada
tingkat aliran fasa kedua. Pada titik banjir fasa terdispersi mundur dari kolom dan terbawa
woth fase kontinyu. Secara umum, kecepatan yang diijinkan dari fase lainnya meningkat.
Sifat pyshical dari fase cair, jenis dan ukuran tetes (untuk menara semprot), perforasi ukuran
dan lokasi (untuk kolom pelat), serta kondisi pintu masuk, semua akan mempengaruhi tingkat
membatasi.
Meskipun data yang besar terhadap kinerja peralatan menampar skala yang tersedia.
Hanya sedikit informasi yang tersedia pada kinerja peralatan besar-besaran, dan desain
peralatan tersebut saat ini adalah berdasarkan prosedur empiris om dan informasi khusus
untuk cairan yang diekstrak dan jenis peralatan yang digunakan.
Gambar 308. Ilustrasi diagram skema countercurrent multiple-contact extraction
Metode Operasi
Metode yang sama operasi yang esed untuk ekstraksi padat-liguid juga dapat diterapkan
untuk ekstraksi cair-cair, yaitu, (1) kontak tunggal, (2) sederhana multiple-kontak, dan (3)
countercirrect multi-kontak. Countercurrect multi-menghubungi operasi dapat berupa batch
atau kontinu. Karena kemudahan yang lebih besar dalam headling fase cair, terus beroperasi
lebih sering digunakan dalam ekstraksi cair-cair daripada di ekstraksi padat-cair.
Dalam kasus tertentu, penggunaan "refluks" dengan beberapa operasi-menghubungi
kontra-saat ini dapat menguntungkan. Ketika kontra-arus multiple-menghubungi ekstraksi
tanpa refluks digunakan, konsentrasi maksimum zat terlarut yang dapat diperoleh di lapisan
ekstrak, meskipun jumlah tak terbatas tahap digunakan adalah yang sesuai dengan
keseimbangan dengan pakan yang masuk. Jika konsentrasi zat terlarut dalam pakan rendah,
mungkin diinginkan untuk mendapatkan konsentrasi yang lebih tinggi dalam lapisan ekstrak
yang sesuai dengan keseimbangan dengan pakan. Hal ini dapat dicapai dengan mengambil
sebagian dari lapisan ekstrak dari yang sebagian atau seluruh pelarut telah dihapus dan
kembali ke sistem ini pada tahap yang sama dari mana ekstrak daun lapisan. Jenis operasi ini
telah disebut "memperkaya dengan refluks" atau "ekstrak reflux" 6,21 (Gambar 307). Feed
(LF aliran) masuk pada tahap peralihan dari sistem. Segar pelarut (stream Vn +1) n masuk di
panggung, dan lapisan raffinate (stream Ln) daun dari tahap ini. Lapisan ekstrak (stream V1)
daun tahap 1 dan dikirim ke unit penghapusan pelarut mana pelarut akan dihapus dari sungai.
Bahan yang dihasilkan kemudian dibagi menjadi dua bagian, reflix tersebut (L0 aliran) yang
kembali ke panggung 1 dan produk ekstrak (stream D). penggunaan ekstrak refluks
memungkinkan lapisan ekstrak meninggalkan sistem untuk datang ke dalam dengan bahan
yang mengandung konsentrasi zat terlarut lebih tinggi daripada pakan, namun menyelesaikan
ini dengan membutuhkan jumlah yang lebih besar pelarut per unit kuantitas pakan.
Reflux juga dapat diberikan pada akhir dari sistem dari yang lapisan raffinate daun.
Dengan operasi, disebut "melelahkan dengan refluks" atau "reflux raffinate" (Gambar 308),
membagi lapisan raffinate meninggalkan sistem dicampur dengan pelarut yang masuk
sehingga cairan yang dihasilkan (stream Vn +1) biasanya jenuh sehubungan dengan
komponen raffinate utama. Cairan ini kemudian dimasukkan ke dalam tahap n. feed (L0
stream) diperkenalkan pada ujung sistem (tahap 1), dan lapisan ekstrak daun tahap yang
sama. Penggunaan refluks raffinate telah dikatakan untuk meningkatkan derajat pemindahan
zat terlarut ke raffinate.6, 21 Baik ekstrak dan raffinate refluks mungkin bekerja
simultaneuously. Namun, penggunaan refluks tidak berlaku umum tetapi terbatas pada jenis
tertentu dari sistem terner seperti yang akan dipertimbangkan di bawah hubungan
keseimbangan.
Metode Perhitungan
Seperti dalam ekstraksi padat-cair, dasar perhitungan adalah tahap yang ideal. Sejak
tahap dua meninggalkan tahap yang ideal berada dalam keseimbangan satu sama lain,
"panggung" termasuk bahwa sebagian dari peralatan yang kontak dan memisahkan dua fase.
Dalam kasus ekstraksi cair-cair di mana terpisah pencampuran dan pembuluh pengaturan
yang digunakan, setiap kombinasi kapal pencampuran dan kapal settling merupakan tahap
yang mungkin atau tidak mungkin menjadi tahap keseimbangan, tergantung pada apakah atau
tidak ada keseimbangan antara dua fase meninggalkan panggung.
Jika peralatan ekstraksi adalah jenis di mana satu fasa mengalir melewati fase lain tanpa
pencampuran, atau dari semprotan atau jenis dikemas-kolom mana fase terus-menerus dalam
kontak seluruh peralatan dan pemisahan fase ini tidak dilakukan sampai soket tersebut
tercapai, peralatan mungkin setara dengan beberapa tahap keseimbangan. Dalam kasus
seperti efektivitas peralatan tersebut dapat dinyatakan sebagai tinggi atau panjang dari
peralatan yang setara dengan tase keseimbangan. Metode lain mengungkapkan efektivitas
dalam hal tingkat perpindahan massa, seperti tinggi atau panjang sesuai dengan "unit
transfer," akan dibahas dalam bab alater.
Dalam metode ini untuk menghitung jumlah tahap kesetimbangan diperlukan untuk
ekstraksi cair-cair, diasumsikan bahwa hanya dua fase cair hadir, dan sistem ini terdiri dari
tiga (atau lebih) komponen, kedua (atau lebih) komponen hadir dalam larutan asli, dan
pelarut yang digunakan untuk ekstraksi. Kehadiran dalam jumlah kecil dan kotoran dapat
diabaikan sejauh hubungan ekuilibrium yang bersangkutan. Setiap satu tahap beroperasi pada
suhu konstan.
Perhitungan jumlah tahap kesetimbangan diperlukan untuk ekstraksi cair-cair
didasarkan pada dua prinsip saldo material (1), dan hubungan kesetimbangan (2).
Energi saldo umumnya tidak dibuat karena kurangnya data seperti panas dari solusi,
kapasitas panas, dan energi permukaan, dan efek ini diabaikan dalam kebanyakan kasus
sebagai tidak penting dalam transfer cair-cair.
Bahan Saldo untuk total sungai dan untuk setiap komponen individual yang dapat
dilakukan seperti yang dilakukan untuk ekstraksi padat-cair. Keseimbangan Hubungan dalam
Sistem Ternary
Menurut aturan fase ada tiga derajat kebebasan (tiga variabel independen) untuk sistem
(tiga-komponen) ternary terdiri dari dua fase cair pada kesetimbangan. Pada setiap suhu dan
tekanan, karena itu, hanya satu derajat kebebasan tetap. Jika komposisi dari salah satu fase
cair tertentu atau tetap, dan komposisi fase cair kedua juga tetap dan bukan merupakan
variabel bebas dengan syarat bahwa kondisi kesetimbangan ada.
Sebuah sistem terner terdiri dari komponen A, B, dan C dapat dianggap sebagai terdiri
dari tiga sistem biner-A dan B, B dan C, dan A dan C. jenis yang paling umum diagram
terner fase adalah bahwa untuk yang dua sistem biner cairan benar-benar larut dan sistem
biner ketiga adalah satu di mana cairan hanya sebagian larut. Diagram fase untuk sistem
terner seperti ditunjukkan pada Gambar. 309 dan 310, yang mewakili data untuk sistem
diphenylhexane-docosane-furfural pada 4500C dan 1 atm. Gambar 309 adalah fase diagram
segitiga sama sisi yang dipergunakan, dan Gambar. 310 adalah fase diagram segitiga siku-
siku untuk sistem yang sama seperti diwakili pada koordinat segi empat.