《A化工原理十一单元液液萃取教程》由会员分享，可在线阅读，更多相关《A化工原理十一单元液液萃取教程（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,第十一章 液液萃取和固液萃取,11.1 液液萃取 11.2 固液萃取（浸取）,2,11.1.1液液萃取概述 萃取是分离液体（或固体）混合物的一种单元操作，其方法是选择一种溶剂使混合物中于分离的组分溶解与其中，其余组分则不溶或少溶而获得分离。 萃取的基本过程如图111所示。,11.1 液液萃取,3,与分离液体混合物的整流方法比较，下列情况采用是可取的： （1）溶质A的浓度很小而稀释剂的浓度B易挥发组分时，直接用蒸馏的方法能耗是很大，这时可以先萃取 ，使溶质A富集于萃取剂S中，然后对萃取相进行蒸馏，如以氯仿为萃取剂从咖啡因水溶液中分离咖啡因。 （2）恒沸物或沸点相近组分的分离，此时普通整流方法
2、不适用，如催化重整油中芳烃与烷烃的分离因沸点相近 而需要塔板数太多，工业上常用环丁砜为萃取剂融解苯、甲苯、二甲苯以及其他芳烃衍生物。 （3）需分离的组分不耐热，蒸馏时易分解、聚合或发生其他变化，如从发酵液中提取青霉素时采用醋酸丁酯为萃取剂进行萃取。,4,11.1.2 三角形相图 萃取过程设计的组分至少油三个，即溶剂A、稀释剂B和萃取剂S。最常见到的三角形相图为直角三角形和正三角形，如图112所示。,图112 三角形中的相组成,5,一、相组成表示方法,二、溶解度曲线,三个组分得含量之和应符合,图113 相平衡图,6,三、杠杆规则 如图114所示，混合物M分成任意两个相E和R，或由任意两个相E和R
3、混合成一个相M，或任意两个组分E和R混合成一个混合物M（E、R、M可以为同一相）。则在三角形相图中表示其组成得点M、E和R必在以直线上，且符合以下比例关系 或 点M得位置由杠杆规则确定：,7,11.1.3选择性系数及萃取剂得选择 在原料液中加入萃取剂后形成平衡得两个液相，溶质A在其中得非配关系用分配系数kA表示 同样，对稀释剂B有 萃取剂的选择性，用选择性系数 表示,要注意以下几方面： 1、 选择性 2、 萃取相与萃余相的分离 3、 萃取剂得回收 除此之外，萃取剂还应满足一般得工业要求。,8,11.1.4单级萃取,9,如图116所示，单级萃取得计算步骤如下： 1、 根据已知得平衡数据在直角三角
4、形相图中作出溶解度曲线及辅助曲线。 2、由已知原料液组成xF在边AB上定点F，连接点S和F。有 3、点M利用辅助曲线作联结线。有,一、利用三角形相图的图解计算,4、连点S、E和点S、R并分别延长交AB于点E和R,则点E和R分别 表示萃取液和萃余液得组成,10,当S和B完全不互溶时，则萃取相含全部溶剂，萃余相含全部稀释饥，萃取前厚的物料衡算式为（萃取剂为纯溶剂）： 或,二、S和B完全不互溶时得图解计算,11,115 多级错流萃取,料液在第一级进行萃取后得萃余相R1继续在第二级用新鲜溶剂萃取，一次直到第N级得萃余相RN得浓度符合要求为止。,12,一、利用三角形相图得图解计算,（）按第1级原料液萃取
5、剂得量和组成，确定第1级混合也得量和组成，得点M1 （）过点M1作联结线得经第一级萃取后得萃取相E1和萃余相R; （）按第2级进了R1及萃取剂得量和组成确定第2级混合液得梁河组成，得点M2； （）重复2和3得方法的方法，直至第N级萃余相RN浓度符合要求。,13,二、S和B完全部互溶时的图解计算 此时对各级分别作物料衡算有 上式即为各级的操作线，其斜率 为第一常数。,14,图 多级逆流萃取流程,11.1.6多级逆流萃取,一、利用三角形相图得图解计算,、由xF、xN得值分别定出点F、RN，连点S（设萃取剂为纯S）和RN，交溶解度曲线左侧于点RN,此点代表最终萃余项组成。 、对全级作总物料衡算有 连
6、接点F和S，根据杠杆规则得代表混合液量及组成得点M；连接点RN和M并延长交溶解度曲线于E1，则E1和RN得量也可按杠杆规则确定。,15,、对第1级、第2级、第N级分别作物料衡算 整理得 F-E1=R1-E2=RNS=D 由杠杆规则，点F、R1、S及D为差点。其中点为公共差点。 点D求法;分别连接点E1、F和点S、RN并延长之，所得交点即 为点D，它位于三角形相图外，称之为操作点。 、点E1作联结线得表示第1级萃余相组成得点R1。 、连接点D和R1并延长交溶解度曲线于点E2(习惯上称过点D的直 线为操作线)。 、重复4和5的方法直至表示萃余相组成的点RN小于规定值。,16,二、和B完全部互溶时的
7、图解计算 此时各级萃取相中的萃取剂量S和萃余相中的稀释剂量B保持不便，由第1级至第I级的物料衡算式为 上式称操作线方程， 为操作线的斜率。此直线方程通过点(XF,Y1)和点（XN,Ys）。,17,二、塔效率（总级效率）法 影响塔效率ET的因素有系统的物性、操作条件和塔板结构等。,11.1.7连续接触逆流萃取 连续接触逆流萃取通常在塔设备内进行，这类塔设备主要有填料塔和板式塔，现以填料塔为例加以说明。一般适宜将润湿性较差和黏度较大的液体作为分散相。 一、等级高度法,18,11.1.8萃取设备,表114 萃取设备的工业应用实例,萃取设备的类型很多。按萃取设备的构造特点大体上可以分为三类：一是单件组
8、合式；二是塔式；三式离心式。,19,一、混合清澄器 混合清澄器是一种但见组合式萃取设备，每一级均由一混合器与一澄清器组成，如图1116所示。该萃取设备的优点使可根据需要灵活增减级数，既可连续操作也可间歇操作，级效率高，操作稳定，弹性打，结构简单；缺点是动力消耗大，占地面积大。,20,二、塔式萃取设备 1、填料塔,常用的填料由拉西环和弧鞍等，材料由陶瓷、塑料和金属，以易为连续相湿润而不为分散相润湿为宜。,图1117 筛板萃取塔,2、筛板塔,图1118,若选择重液作为分散相，则需使塔身倒转。,21,3、转盘塔 对于两液相界面张力较大的物系，为改善塔内的传质状况，需要从外界输入机械能来增大传质面积和
9、传热系数转盘塔为其中之一，与1951年由Reman开发，如图1119所示。,22,三、离心式萃取设备,离心萃取剂结构紧凑，处理能力打，能有效地强化萃取过程，特别使用与其他萃取设备难以处理的物系。缺点使结构复杂，造价高，能耗大，使其应用受到限制。,23,11.2.1固液萃取概述,选择溶剂应考虑以下原则： （1）溶质的溶解度大，以为节省溶剂用量； （2）与溶质之间又足够大的沸点差，以便于回收利用； （3）溶质在溶剂的扩散阻力小，即扩散系数大和黏度小； （4）价廉易得，无毒，腐蚀性小等。,11.2 固液萃取（浸取）,24,图1122 带螺旋输送的三柱萃取装置,25,11.2.2萃取理论级的图解计算,一、滞液量线,二、联结线 连接相互平衡的萃取相与萃余相组成的直线称联结线。,26,逐级作物料衡算得 FE1=R1E2=Ri-Ei+1=RNSD 对其中的溶质作物料衡算得 根据杠杆规则，连接点F与E1、点R1与E2、点RN与S的直线即操作线均交于同一点D。点D称操作点，其位置由总物料衡算确定：,三、操作线,
