《合工大-化工原理下-第十二章 液液萃取》由会员分享，可在线阅读，更多相关《合工大-化工原理下-第十二章 液液萃取（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、目录第十二章 液液萃取第一节 概述一、什么是液液萃取 二、萃取流程 三、萃取剂的选择 第二节 液液相平衡关系及相图 一、 三角形相图及其应用 二、 萃取过程中的相平衡关系1化工原理电子教案/目录第三节 分级萃取计算 一、单级萃取的流程及计算 习题课 二、多级错流萃取 习题课 三、多级逆流萃取 习题课 第四节 萃取设备目录第十二章 小结2化工原理电子教案/目录化工原理电子教案/第十二章第十二章 液液萃取第一节 概述 一、什么是液液萃取利用液体混合物中各组分在外加溶剂中溶解度的差异而 分离该混合物的操作，称为。外加溶剂称为萃取剂。（液相 ）充分接触相界面(extract phase)(raffin
2、ate phase)与吸收 相似3化工原理电子教案/第十二章第十二章 液液萃取第一节 概述二、萃取流程4化工原理电子教案/第十二章第一节 概述u稀溶液：溶质是易挥发组分溶质是难挥发组分u1或1的体系：u热敏性溶液：u其他-精馏或萃取-萃取-萃取或特殊精馏-萃取-精馏思考：精馏和萃取都是用来分离液相均相混合物的，什么场合用精馏？什么场合用萃取？精馏-需汽化萃取-常温操作5化工原理电子教案/第十二章第一节 概述三、萃取剂的选择 要求：1、对溶质溶解性大2、选择性好3、B与S互溶度越小越好4、萃取剂易于回收5、萃取相与萃余相密度差异大返回目录6化工原理电子教案/第十二章第二节液液相平衡关系及相图一、
3、 三角形相图及其应用液液萃取过程涉及三元体系的相平衡，此时用直角 坐标系就不方便了，因此要用到三角形相图。常用的三角形相图有如下几种，原理均相同。7化工原理电子教案/第十二章一、 三角形相图及其应用溶质原溶剂萃取剂每条边代表二元溶液 顶点代表纯组分相图中的点代表三元溶液8化工原理电子教案/第十二章一、 三角形相图及其应用杠杆三角形相图的应用：R E REF M 杠杆原理： Mu表示混合、分离等过程；u查取浓度；9化工原理电子教案/第十二章一、 三角形相图及其应用杠 杆如何证明上述杠杆原理成立？物料衡算 ：-杠杆原理本质上就是物料衡算关系差点和点差点10化工原理电子教案/第十二章二、 萃取过程中
4、的相平衡关系B多S少S多B少+A+A1、B与S部分互溶时相平衡关系包含：溶解度曲线共轭线MREM临界混溶点(褶点)plait point辅助线B、S部分互溶时共轭线（联结线）Tie line通常由实验测定。下面，定性推出相平 衡关系曲线的形状。假设在B、S溶液中加入溶 质A，且加入A的量逐渐增大 ，则其过程可以表示如图。两相区均相区P11化工原理电子教案/第十二章1、B与S部分互溶时思考：1、加入溶质A后，B、S互溶 度如何变化？2、B、S互溶度变大，则两相 区范围如何变化？3、温度升高，对两相区范围 有何影响？B、S互溶度变大B多S少S多B少+A+AMREM临界混溶点(褶点)plait po
5、intB、S部分互溶时两相区均相区P 两相区范围变小互溶度增大，两相区范围变小 12化工原理电子教案/第十二章1、B与S部分互溶时共轭线还有以下两种情形：B、S部分互溶时13化工原理电子教案/第十二章二、 萃取过程中的相平衡关系分配曲线相平衡关系曲线-分配曲线 B、S部分互溶时对角线14化工原理电子教案/第十二章二、 萃取过程中的相平衡关系2、B、S部分互溶 A、S部分互溶时15化工原理电子教案/第十二章二、 萃取过程中的相平衡关系思考：若B与S完全不互溶，则在三角 形相图中溶解度曲线 如何画？3、B、S完全不互溶B、S完全不互溶时二元溶液-相平衡关系曲线一般用分配曲线表示xy16化工原理电子
6、教案/第十二章二、 萃取过程中的相平衡关系4、分配系数ki、选择性系数-分配系数 distribution coefficient-选择性系数relative selectivity相平衡关系除用图形表示外，还可以用下式计算：17化工原理电子教案/第十二章二、 萃取过程中的相平衡关系萃取要求：1，kA越大越好，kB越小越好。对照：意义相同返回目录18化工原理电子教案/第十二章第三节 分级萃取计算本节要讨论的19化工原理电子教案/第十二章第三节 分级萃取计算计算前提-理论级假定离开的两相Ri、Ei呈相平衡关系20化工原理电子教案/第十二章一、单级萃取的流程及计算根据已知条件确定点F、S（或S0）
7、、点R 或R，通过相平衡关系作联结线找到点E， 再作图得到和点M。然后，利用杠杆原理求 各量。（一）B、S部分互溶时EMERFS0R-图解法 21化工原理电子教案/第十二章一、单级萃取的流程及计算最小溶剂用量和最大萃取液浓度最小萃取剂用量SminMMM0yAmax最大萃取液浓度思考：最大萃取剂用量如何确定？22化工原理电子教案/第十二章一、单级萃取的流程及计算（二）B、S完全不互溶时 -解析法 物料衡算：相平衡关系：解两个未知数浓度用质量 比更方便23化工原理电子教案/第十二章习题课kA 1=0【例1】 单级萃取采用纯溶剂进行单级萃取。已知料液组成xF=0.3 （质量分 率，下同），选择性系数
8、为6，在萃余相中xA / xB 0.25 ，kA 1 ，溶解度曲线如图所示。试求：（1）萃取液量与萃余液量的比值；（2）溶剂比S/F是最小溶剂比(S/F)min多少倍？（用线段表示）24化工原理电子教案/第十二章习题课【解】（1）萃取液量与萃余液量的比值找到点F、E、R ，然后应用杠杆原理求E、R的大小。ERkA 1图解法：25化工原理电子教案/第十二章习题课kA 1（2）溶剂比S/F是最小溶剂比（S/F）min多少倍？（用线段表示 ） 图解法：作业：26化工原理电子教案/第十二章二、多级错流萃取1、流程及特点 特点：每一级均用新鲜萃取剂，故传质推动力较大；萃取剂用量大，操作费用高。27化工原
9、理电子教案/第十二章二、多级错流萃取2、 计算 -求级数N28化工原理电子教案/第十二章二、多级错流萃取（1）当B、S部分互溶时F M1R1E1-图解法作图图步骤骤： 连连点F、S，由F、S大小和杠杆原理定和点M1；过过M1作共轭线轭线 ，定点R1、E1及其大小；29化工原理电子教案/第十二章F M1R1E1 M2R2E2连连点R1、S，由R1、S大小和杠杆原理定和点M2； 过过M2作共轭线轭线 ，定点R2、E2及其大小；如此反复，直至xN xR （指定）为止，共 轭线的个数即为理论级数。30化工原理电子教案/第十二章二、多级错流萃取过点(Xi-1，0)，(Xi，Yi)过点(XF,0)，(X1
10、,Y1)（2）当B、S完全不互溶时 -图解法-操作线线方程：31化工原理电子教案/第十二章习题课【例2】多级错级错 流萃取三级错级错 流萃取如图图所示。已知xF，各级级分配系数kA为为 1， 各级级的溶剂剂比：使用纯纯溶剂剂，溶解度曲线线如图图所示。试试在相图图中表示 三级错级错 流过过程。作业： 32化工原理电子教案/第十二章三、多级逆流萃取特点：传质推动力较为均匀 1 流程及特点33化工原理电子教案/第十二章三、多级逆流萃取总物料衡算： 2、计算级数 （1）当B、S部分互溶时 第1级 ： 第2级： 第N级： xN-净流量 34化工原理电子教案/第十二章2、计算级数（1）当B、S部分互溶时
11、SE2E3R2R1E1FRN操作线xN-操作线方程 -净流量 和点 差点差点图解法求级数N的作图步骤： 已知F、xF、xN、S、yS。35化工原理电子教案/第十二章2、计算级数图解法求级数N的作图步骤： E1RNFM确定点F、S、RN； 由F、S量的大小确定和点M，连结RN、M，并延长得点E1；S连点F、E1 ，RN、S，并延长得点；注意，可能在图的右侧，也可能在左侧，这与y1与xF的大小有关。R1E2过E1作共轭线E1R1，连结R1，交溶解度曲线于点E2；过E2作共轭线E2R2，连结R2，交溶解度 曲线于点E3；如此反复，直至（指定）为止，共轭线的 个数即为理论级数。R2-操作线方程 36化
12、工原理电子教案/第十二章2、计算级数若操作线形式为和点 差点差点37化工原理电子教案/第十二章2、计算级数v对指定的分离要求xN，S/F大小直接影响到的位置。 溶剂比S/F对多级逆流萃取的影响： u当在右侧时，S用量越小，越远离S；u当在左侧时，S用量越小，越靠近S。38化工原理电子教案/第十二章2、计算级数溶剂比S/F对多级逆流萃取的影响： vS用量越小，操作线斜率与联结线斜率越接近，每个理论 级的分离程度越小。（与精馏、吸收相似） 39化工原理电子教案/第十二章2、计算级数当在左侧时，延长所有的联结线与RNS相交， 得1、 2 、 3，取最远离S点的为min 。当在右侧时，延长所有的联结线
13、与SRN相交，得 1、 2 、 3，取最靠近S点的为min 。作图图法求40化工原理电子教案/第十二章2、计算级数解析法（逐级法）（2）当B、S完全不互溶时对第i级N级作物料衡算：-操作线方程过点（XN，YS）（XF，Y1）41化工原理电子教案/第十二章解析法（逐级法）-操作线方程当平衡线为线为时时，纯纯溶剂剂萃取，可证证明： -萃取因数对照： 式（9-76），形式相同N42化工原理电子教案/第十二章教材更正：P171 正数第二行：式（9-75）改为：式（9-76）43化工原理电子教案/第十二章（2）当B、S完全不互溶时44化工原理电子教案/第十二章作图法求级数N：（2）当B、S完全不互溶时2
14、、计算级数123 445化工原理电子教案/第十二章习题课【例3】在多级逆流接触式萃取器中，每小时用40kg纯溶剂S 对某A、B两组分混合液进行萃取分离。在操作条件下，B与 S完全不互溶，以质量比表示的分配系数为1.5。已知稀释剂 B的流量为30kg/h，原料液中A的质量比组成XF=0.3kgA/kgB ，要求最终萃余相质量比XN=0.05 kgA/kgB。试求：完成分 离任务所需的理论级数。46化工原理电子教案/第十二章【解一】逐级计算【解二】47化工原理电子教案/第十二章作业：返回目录 48化工原理电子教案/第十二章第四节 萃取设备液液传质的特点：(1)液液两相密度差异小； (2)液体表面张
15、力较大，液滴易于合并而难于破裂；靠自身 的重力来分散液滴往往不够，还常需外界提供能量以分散液 滴，如加搅拌、振动脉冲等。(3)易于产生返混现象，而使传质推动力下降。液液传质设备：49化工原理电子教案/第十二章第四节 萃取设备50化工原理电子教案/第十二章第四节 萃取设备有外加能量的萃取设备：混合澄清器、转盘塔、脉冲塔、离心萃取机等思考：在萃取设备中，分散相的形成 可借助哪些作用来达到？ 重力、离心力、搅动或脉冲的作用返回目录51化工原理电子教案/第十二章小结1、三角形相图图的结结构、用途：顶顶点、边边、相点的意义义、杠杆原理、和点、差点3、多级级萃取：流程、特点、求级级数N4、萃取设备：特点、用途2、单级单级 萃取：流程、计计算当平衡线为线为 直线时线时52化工原理电子教案/第十二章小结53
