содержание   .. 29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  ..

§ 8. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА ЭКСТРАКЦИИ СМОЛИСТЫХ ВЕЩЕСТВ

Общие представления о процессе экстракции. Процесс экстракции в системе твердое тело — жидкость используется в различных отраслях промышленности: сахарной, при производстве растительных и эфирных масел, а также дубильных веществ и др. Процесс экстракции смолистых веществ из просмоленной древесины широко применяется в лесохимической промышленности. И хотя уже продолжительное время ведется большой объем исследований по изучению закономерностей процесса экстракции, однако вполне обоснованной теории этого процесса пока не получено. Экстракция смолистых веществ из осмольной древесины представляет собой многостадийный процесс. Основные стадии, определяющие скорость экстракции смолистых веществ из осмольной щепы, следующие:

1. На первой стадии на поверхности раздела фаз, в частности твердое тело — жидкость, всегда существует ламинарная пленка, или диффузионный слой, перемещение веществ через который к поверхности твердого тела в основном осуществляется только за счет молекулярной диффузии. Толщина этого слоя и возможность ускоренного перемещения веществ зависят от гидродинамического режима движения жидкой фазы в слое твердого тела (щепы). Таким образом, на этой стадии определяющей будет конвективная диффузия, являющаяся функцией гидродинамического состояния системы (рис. 14).

2. Стадия проникновения растворителя по капиллярам, смоляным ходам и порам во внутренние части щепы. Эта стадия определяется молекулярной диффузией и будет зависеть от природы растворителя (гидрофобный он или гидрофильный), а также структуры древесины (степени спелости осмола) и качества подготовки сырья.
3. Стадия растворения смолистых веществ в растворителе. Скорость этой стадии будет зависеть от состояния смолистых веществ и содержания их в древесине. Смолистые вещества могут быть в значительной степени окислены или заполимеризованы. Скорость растворения будет зависеть и от природы растворителя (при использовании бензина, главным образом, от температуры его кипения) и от его объема, находящегося в порах.

Рис. 14. Схема массообмена в процессе экстракции:
1 — щепа; 2— ламинарная пленка, или диффузионный подслой; 3 — объем растворителя

4. Стадия вывода раствора смолистых веществ в растворителе из капилляров, пор и смоляных ходов к внешней поверхности щепы. Эта стадия определяется молекулярной диффузией, и скорость ее будет зависеть от концентрации раствора смолистых внутри щепы и концентрации их на границе раздела фаз, температуры процесса, а также от размеров щепы, т. е. будет определяться градиентом концентраций.

5. Стадия отвода растворенных смолистых веществ от поверхности щепы через ламинарную пленку, или диффузионный слой, в объем. На этой стадии скорость процесса также будет зависеть от гидродинамической обстановки в системе и определяться конвективной диффузией.