액-액 추출 장치

저주받은 말년 2분 3초

액체 추출 장치는 기체 흡수나 증류처럼 두 상이 잘 접촉하여 물질전달이 원활하도록 하는 것
흡수나 증류 조작은 기상과 액상의 밀도차가 크므로 쉽고 신속하게 분리할 수 있지만 액체 추출은 밀도차가 작으므로 분리가 어렵다.
액체 추출 장치는 기계적 교반을 하는 형식과 유체 자신의 흐름에 의해 교반하는 형식으로 분류
액체 추출 조작은 회분식도 가능하나 다회 추출, 향류 다단 추출, 연속 미분 추출 및 환류 추출과 같은 연속식을 주로 사용

(1) 회분식 추출 장치

혼합과 침강이 동일한 용기에서 이루어진다.
혼합을 위해서는 추출 용기에 터빈이나 프로펠러 교반기를 설치
우선 추출 대상 물질과 용매를 혼합 용기에 넣고 충분한 추출이 이루어질 수 있도록 교반을 실시
추출이 완료된 후에는밀도차에 의해 추출상과 추잔상 간의 상분리가 이루어지도록 한다.
혼합 시간과 상분리에 필요한 시간은 추출 대상 물질 및 용매의 특성에 따라 탈라지며 이는 실험을 통해 결정

회분식 추출 장치

(2) 연속식 추출 장치

혼합 침강기는 회분식 추출 장치와는 달리 혼합기와 침강기가 별도로 분리되어 있는 장치
두 용액을 흔합시키는 흔합조와 분리 후에 두 용액을 밀도차에 의해 분리시카는 침강조를 연결한 장치
혼합은 교반기를 통해 기계적으로 이루어질 수도 있으나 노즐이나 관을 통해 액체를 펌핑 (pumping)하여 수행될 수도 있다.
일반적으로 흔합-침강기는물질 전달효율이 높아 물질 전달 데이터 없이 평형 데이터를 기초로 평형단 해석만을 통해서도 신뢰성 높은 장치 설계가 기능하고, 조업이 간단하다는장점
다른 연속 추출 장치에 비해 장치가 복잡할 뿐 아니라 상대적으로 차지하는 공간이 크다는 단점.
공업적으로 보통 쓰이는 방법으로 추출조 안에 원료와 용매를 넣고 교반기로 교반하여 추출하는 장치
혼합조(mixer)와 침강조(settler)가 직렬로 연결된 것으로 여러 개를 조합하여 병류 및 향류 조작
장치의 구조가 간단하여 고정비가 적게 들고 조작 조건과 추료나 추제의 종류도 광범위하여 수용액으로부터 우라늄염이나 구리염의 추출에 이용
대표적인 장치는 믹서 세틀러 추출 장치로 두 용액을 혼합시키는 혼합조와 분리 후에 두 용액을 비중차에 의해 분리시키는 침강조를 연결한 장치로 구조가 간단하고, 조작을 간단하게 할 수 있는 장점

그림 Ⅳ-16 믹서 세틀러 추출 장치

혼합 침강기

무거운 액(heavy liquid)이 탑상에서 들어가서 연속상(continuous phase)으로 탑을 채운 상태로 바닥으로, 가벼운 액(light liquid)은 바닥에 있는 노즐을 통하여 분산 또는 액체 방울로서 위쪽으로 상승하여 탑상부에서 합쳐진 후 나간다.
다른 방식으로 무거운 액이 연속상으로 가벼운 액속으로 분무되는 것
탑 내부에 벌 새들(berl saddle)이나 라시히 링(resching ring)을 충전하여 액체 방울이 합쳐지거나 재분산되는 것을 원활하게 해주면 더욱 효과적
구조가 간단하고, 조작하기 쉬우며 많은 양을 처리할 수 있는 장점, 물질 전달 효과가 좋지 않으므로 추출 효과는 적다.

그림 Ⅳ-17 분부탑 추출 장치

분무 추출탑

다공판 탑은 액제 방울의 생성 소멸이 1회에 그치는 분무탑의 단점을 해결한 것으로 다공판을 통해 액체 방울의 재형성 및 재분산이 일어나도록 여러 변 반복하여 효율을 높이게 된다.
일반적으로 가벼운 액체는 분산상(dispersed phase)으로 도입되고 일류관(downcomer)에은 다음 단으로 무거운 액체를 옮겨주는 역할을 한다.
다공판으로 단을 만들었기 때문에 분무탑에서 문제가 되는 역혼합(back mixing)을 줄일 수 있다.
방해판 탑(baffle column) : 다공판의 변형으로 유로에 디스크 도넛형(disc and doughnut), 측부 조립형(side to side) 및 중심 조립형(center to side)과 같은 수평 방해판(baffle)을 설치하여 접촉을 원활히 하도록 한 방해판 탑
방해판의 간격은 보통 10~15cm이며 부식에 의해 구멍이 커지거나 막히는 일이 없으므로 현탁된 고체를 함유한 용액의 취급에 적당

그림 Ⅳ-18 다공판 탑과 방해판 탑

터빈이나 중심에 회전축이 있는 교반기로 기계적 에너지를 공급하여 두 상을 혼합하는 것으로 교반 날개 사이에는 혼합 침강기의 효과를 얻기 위하여 간막이나 무풍구역(calming section)을 설치
무풍 구역은 상(phase)들의 혼합과 분리를 촉진하기 위해 철망(wire mesh)으로 설치
이 탑은 부식 액체를 사용하면 내부 장치가 침식되므로 사용할 수 없다.
그림 Ⅳ-19은 패들(paddle)형 교반기를 사용하는 쉬벨 탑(Scheibel tower)이며 원판형 날개를 사용하는 회전 원판탑도 있다.

그림Ⅳ-19 교반 및 맥동 추출탑

원심 추출기는 고속 회전에 의한 원심력을 이용히는 것이기 때문에 비중차가 적을 때 적합
포드비엘니악(Podbielniak) 추출기는 무거운 금속통 속에 액이 들어오고 나갈수 있도록 속이 비어 있는 횡축에 나선형의 리본이 감겨져 있다.
무거운 액제는 나선형의 바깥변을 따라 외측으로 이동하고, 가벼운 액체는 안쪽면을 따라 내측으로 이동
원심 추출기는 적은 공간에서 이론적 접촉이 많고 짧은 제류 시간에 비해 처리량이 큰 장점이 있으나 구조가 복잡하고 값이 비싸서 사용이 제한되는편

원심 추출기

2020년 동기부여 영상 "타인의 시선을 죽여라 4분 47초