《基础萃取知识》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基础萃取知识（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,第十二章 液液萃取,第一节 概 述,第二节 液液相平衡关系及相图,第三节 分级萃取计算,第四节 萃取设备,,在液体混合物（原料液）中加入一个与其基本不相混溶的液体作为溶剂，造成第二相，利用原料液中各组分在两个液相中的溶解度不同而使原料液混合物得以分离的操作称为萃取。选用的溶剂称为萃取剂，以S表示；原料液中易溶于S的组分，称为溶质，以A表示；难溶于S的组分称为原溶剂（或稀释剂），以B表示。,1、什么是液液萃取,与吸收相似,一、原理,第一节 概述,,第一节 概述,（液相）,充分接触,2、萃取流程,苯-环己烷为例，加入糠醛做萃取剂，提取苯。,,3、萃取操作的特点,外界加入萃取剂形成第二相，故萃取剂
2、与混合液只能部分互溶或完全不溶；萃取剂选择性好： 不能直接得到纯产品过渡操作；常温操作，适合热敏性组分且节能； 三元或多元体系，相平衡关系复杂，通常需在三角形相图上表示；,第一节 概述,,第一节 概述,稀溶液： 溶质是易挥发组分 溶质是难挥发组分 1或1的体系： 热敏性溶液： 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,,第二节 液液相平衡关系及相图,一、 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
3、的三角形相图有如下几种，原理均相同。,萃取过程仍以相际平衡为传质极限。,组分浓度常用质量分率表示，有时也用体积分率或摩尔分率。,,点P组成按上述长度为 A：30% B：50% S：20%,1、正三角形相图,一、 三角形相图及其应用,,边BA与边BS垂直、萃取剂S的标尺改在底边、原稀释剂B标尺改在与斜边平行的各条线上。由两坐标上查得%S和%A后，按下式计算B：%B = 100% - %A - %S 同样点P组成为： A：30% B：50% S：20%,2、直角三角形相图,一、 三角形相图及其应用,,3.三角形相图中的杠杆定律（比例定律）,掌握：和点、差点,一、 三角形相图及其应用,,一、 三角形
4、相图及其应用,三角形相图的应用：,R,E,R,E,F,杠杆原理：,M,表示混合、分离等过程；,查取浓度；,,二、 萃取过程中的相平衡关系,相平衡关系包含：溶解度曲线共轭线,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,两相区,均相区,P,,组分B,、 萃取相E中组分A、B的质量分数、 萃余相R中组分A、B的质量分数,式中,3、分配系数,二、 萃取过程中的相平衡关系,一定温度下，某组分在互相平衡的E相与R相中的组成之比称为该组分的分配系数，以k 表示，,组分A,分配系数kA表达了溶质在两个平衡液相中的分配关系。显然，kA值愈大，萃取分离的效
5、果愈好。,,第二节 萃取过程的流程与计算,本节要讨论的,单级萃取,多级错流萃取,多级逆流萃取,,对同一物系，当温度降低时，S与B的互溶度减小，即两相区增加，对萃取有利，如右图所示；但另一方面，温度降低时会使溶液的粘度增加，不利于两相间的分散混合和分离，因此萃取操作温度应作适当的选择。,4、 温度对相平衡的影响,二、 萃取过程中的相平衡关系,,一、单级萃取的流程及计算,根据已知条件确定点F、S（或S0）、点R或R0，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,E,M,E,R,-图解法,,(二)、S与B不互溶的体系,设：萃取相中溶质A的浓度
6、,萃余相中溶质A 的浓度 物料衡算方程：,一、单级萃取的流程及计算,,当萃取剂为纯溶剂时，Y0=0,单级萃取的操作线方程,XF,E1,一、单级萃取的流程及计算,,多级错流萃取的特点：萃取操作中，每一级都加入新鲜的萃取剂，前一级的萃余相为后级的原料液，这种方式传质推动力大，可得到溶质组成很低的萃余相，但是溶剂的用量较大。适用于分配系数较大或萃取剂为水无需回收等情况。 实验表明，相同总量的萃取剂以每级加入的量相等时萃取效果最好。后续的加料方式均为等量加入。,二、多级错流萃取的计算,,二、多级错流萃取的计算,图中每个圆圈代表一个理论级，主要包括以下两个部分：（1）原料液与萃取剂进行充分接触传质的混合
7、器；（2）混合液进行机械分离的分层器。多级错流萃取流程既可用于间歇操作，也可用于连续操作。,,2、萃取剂和原溶剂不互溶的体系,对第1级 ：,第2到N级 ：,(1)直角坐标图解法,每一个萃取级中溶质物料衡算,二、多级错流萃取的计算,,二、多级错流萃取的计算,思考：对于B、S完全不溶物系，当各级溶剂用量相等时各级操 作线之间有什么关系？,,第一级平衡为 Y1=mX1,(2)解析法,分配曲线近似为过原点的直线：,设：,，称为萃取因数,二、多级错流萃取的计算,操作线为：,得到：,依次得到：,所得：,,二、多级逆流萃取,特点：传质推动力较为均匀,,总物料衡算：,2、逆流萃取的级数计算,（1）当B、S部分
8、互溶时,第1级：,第2级：,第N级：,xN,-净流量,二、多级逆流萃取,,（1）当B、S部分互溶时,S,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。,二、多级逆流萃取,,图解法求级数N的作图步骤：,E1,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。,E2,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（
9、指定）为止，共轭线的个数即为理论级数。,-操作线方程,二、多级逆流萃取,,若操作线形式为,和点,差点,差点,二、多级逆流萃取,,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：,当在右侧时，S用量越小，越远离S；,当在左侧时，S用量越小，越靠近S。,二、多级逆流萃取,,溶剂比S/F对多级逆流萃取的影响：,S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）,二、多级逆流萃取,,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，延长所有的联结线与SRN相交，得1、 2 、 3，取最远离S点的为min 。,作图法求,二、多级逆流萃取,S适宜=（1.12.0）Smin,,解析法（逐级法）,-操作线方程,-萃取因数,N,,二、多级逆流萃取,（2）当B、S完全不互溶时（类似吸收操作）,,作图法求级数N：,（2）当B、S完全不互溶时,1,2,3,4,二、多级逆流萃取,
