刘云宏萃取.ppt

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1、1什么是液液萃取？什么是液液萃取？利利用用液液体体混混合合物物中中各各组组分分在在外外加加溶溶剂剂中中溶溶解解度度的的差差异异而分离该混合物的操作，称为而分离该混合物的操作，称为。外加溶剂称为。外加溶剂称为萃取剂萃取剂。2萃取流程：萃取流程：第三节第三节 液液液萃取液萃取萃取：将适当的溶剂（萃取剂）加入混合物中，利萃取：将适当的溶剂（萃取剂）加入混合物中，利用溶质在原溶剂和萃取剂中的溶解度不同，使溶质用溶质在原溶剂和萃取剂中的溶解度不同，使溶质在原溶剂和萃取剂之间分配，从而实现分离的操作。在原溶剂和萃取剂之间分配，从而实现分离的操作。3萃取过程萃取过程萃取进行的条件：萃取进行的条件：（1）加入

2、的溶剂与原料接触后能分层；）加入的溶剂与原料接触后能分层；（2）溶剂有溶解选择性）溶剂有溶解选择性。萃取过程：萃取过程：（1）混合：）混合：F+SM 混合充分才能进行相际传质混合充分才能进行相际传质（2）分层：）分层：ME+R 分离越完全越好分离越完全越好（3）回收：）回收：EA+S RA+B 萃取与吸收的区别：原溶剂为液相而非气相萃取与吸收的区别：原溶剂为液相而非气相 （一）组成在三元相图上的表示（一）组成在三元相图上的表示 一、液一、液液萃取相平衡过程与三元相图液萃取相平衡过程与三元相图 1 1溶解度曲线和联结线溶解度曲线和联结线 溶解度曲线以内的区域为溶解度曲线以内的区域为两相区，以外的

3、区域为单相区，两相区，以外的区域为单相区，萃取只能在两相区进行。萃取只能在两相区进行。在一定温度下静置相当长的在一定温度下静置相当长的时间以后，即分成两个平时间以后，即分成两个平衡的液相，称为共轭液相。衡的液相，称为共轭液相。两相区两相区均相区均相区溶解度曲线溶解度曲线联结线联结线混溶点混溶点/分层点分层点 将一系列代表共轭液将一系列代表共轭液相组成的点连起来，成为相组成的点连起来，成为溶解度曲线，连接一对共溶解度曲线，连接一对共轭液相组成点的直线称为轭液相组成点的直线称为联结线或平衡线。联结线或平衡线。2 2辅助曲线和临界混溶点辅助曲线和临界混溶点过结点分别作水平线和垂直过结点分别作水平线和

4、垂直线，得一交点。将交点线，得一交点。将交点连成曲线，称辅助曲线。连成曲线，称辅助曲线。辅辅助曲线与溶解度曲线的交点助曲线与溶解度曲线的交点P P称临界混溶点，其联结线为称临界混溶点，其联结线为无限短。无限短。过结点分别作任两条边的平行过结点分别作任两条边的平行线，也得辅助线。换言之，辅线，也得辅助线。换言之，辅助线不是唯一的。辅助线的应助线不是唯一的。辅助线的应用用（1 1）已知一相组成，利用辅）已知一相组成，利用辅助线求与之平衡的另一相组成，助线求与之平衡的另一相组成，可直接借助辅助线作出；可直接借助辅助线作出；（2 2）已知和点，求两平衡液）已知和点，求两平衡液相组成，借助辅助线。相组成

5、，借助辅助线。B多多S少少S多多B少少+A+AB与与S部分互溶时部分互溶时 溶解度曲线、溶解度曲线、辅助线、辅助线、共轭线共轭线 萃取过程中的相平衡关系萃取过程中的相平衡关系MRE思考：思考：若若B B与与S S互溶度变大，互溶度变大，则两相区范围如何变化？则两相区范围如何变化？（三）分配曲线、分配系数和选择性系数（三）分配曲线、分配系数和选择性系数 分配曲线分配曲线讨论：讨论：（1）临界混溶点位于）临界混溶点位于y=x线上；线上；（2）kA1时，分配曲线位于时，分配曲线位于y=x线上方；线上方；（3）如果）如果联结线斜率改变，分配曲线将与对角线相交。联结线斜率改变，分配曲线将与对角线相交。对

6、对B、S完全不溶完全不溶体系，宜用体系，宜用YX图表相平衡。图表相平衡。分配系数分配系数 以以yA表萃取相的组成，表萃取相的组成，xA表萃余相的组成。表萃余相的组成。在一定温度下，当两个液相达到平衡时，溶质在一定温度下，当两个液相达到平衡时，溶质A在在E相与相与R相中的组成之比称为相中的组成之比称为分配系数分配系数，以，以kA表示：表示：kA=yA/xA kB=yB/xB kA值随温度而变，恒定温度下的值随温度而变，恒定温度下的kA可近似视作常数。可近似视作常数。选择性系数选择性系数 a a=kA/kB a a值愈大越有利于组分的分离；值愈大越有利于组分的分离；a a=l=l时，不能分离，时，

7、不能分离，若若a al l，萃取可以进行但将非常困难。，萃取可以进行但将非常困难。（四）温度对相平衡关系的影响（四）温度对相平衡关系的影响一般来说，物系的温度升高，溶质在溶剂中的溶解一般来说，物系的温度升高，溶质在溶剂中的溶解度加大，使两相度加大，使两相区的面积减小。区的面积减小。因而，温度明显因而，温度明显地影响溶解度曲地影响溶解度曲线的形状、联结线的形状、联结线的斜率和两相线的斜率和两相区的面积，从而区的面积，从而影响分配系数及影响分配系数及选择性系数。选择性系数。（五）杠杆法则（五）杠杆法则某混合物，量为某混合物，量为M，分成，分成两部分，其量分别为两部分，其量分别为E和和R，则有：，则

8、有：（1）E、M、R必在一条必在一条 直线上；直线上；（2）M称为称为E和和R的的和点和点，且有：且有：（3）E（R）称为）称为M和和R（E）的）的差点差点。推论：从任一顶点向推论：从任一顶点向对边引一直线，当三对边引一直线，当三元混合物的组成沿此元混合物的组成沿此线移动时，混合物中线移动时，混合物中该组分的量逐渐变化，该组分的量逐渐变化，但其余两组分的量之但其余两组分的量之比保持不变。比保持不变。杠杆三角形相图的应用：三角形相图的应用：R E REF M 杠杆思考：思考：如何证明上述杠杆原理？如何证明上述杠杆原理？物料衡算：物料衡算：N（六）萃取剂的选择（六）萃取剂的选择1.1.有较高的选择

9、性；有较高的选择性；2.2.与原溶剂的互溶度小，不要形成一对以上的与原溶剂的互溶度小，不要形成一对以上的共轭液相；共轭液相；3.3.容易回收容易回收(相对挥发度大）；相对挥发度大）；4.4.粘度低，以利于传质；粘度低，以利于传质；5.5.能较好地与原溶剂分离，有适当的密度差和能较好地与原溶剂分离，有适当的密度差和表面张力；表面张力大有利于分层表面张力；表面张力大有利于分层6.6.化学稳定性，热稳定性，无腐蚀性，不易燃化学稳定性，热稳定性，无腐蚀性，不易燃易爆，价格低廉，容易获得。易爆，价格低廉，容易获得。二、液一液萃取过程的计算二、液一液萃取过程的计算(-)(-)单级萃取单级萃取理论级假定理论

10、级假定:理论级理论级：离开的两相离开的两相Ri、Ei呈相平衡关系。呈相平衡关系。实际分离能力和理论级的差异用级效率来校正。实际分离能力和理论级的差异用级效率来校正。确定点确定点F、S（或（或S0）、点）、点R或或R，点，点E，作联结线，找到点，作联结线，找到点M，利用杠杆原理求各，利用杠杆原理求各量。量。单级萃取的流程及计算单级萃取的流程及计算E MER FS0R已知已知：F、xF、x相平衡关系。相平衡关系。求：求：S、R、E、另一相浓度、另一相浓度、图解法图解法1 1、流程及特点、流程及特点 (二二)多级错流萃取多级错流萃取 这种操作方式的传质推动力大这种操作方式的传质推动力大,只要级数足够

11、多只要级数足够多,最终可最终可得到溶质组成很低的萃余相。得到溶质组成很低的萃余相。图解法图解法FM1R1E1FM1R1E1M2R2E2例例9-3-1(P429):25时丙酮时丙酮-水水-三氯乙烷系统的溶解度和连接线见图。三氯乙烷系统的溶解度和连接线见图。以三氯乙烷为萃取剂在三级错流装置中萃取丙酮，料液量为以三氯乙烷为萃取剂在三级错流装置中萃取丙酮，料液量为500kg/h，其，其中含丙酮中含丙酮40%（质量分数），各级溶剂用量相等，均为料液量的（质量分数），各级溶剂用量相等，均为料液量的50%。试求丙酮的回收率。试求丙酮的回收率。解：解：qS=250kg/hqm1=750kg/hqR1=369.

12、4kg/hqm2=619.4kg/hqF2=321kg/hqm3=571kg/hqR3=298kg/h由图读出由图读出W3=3.5%计算得丙酮回收率计算得丙酮回收率94.8%总物料衡算：总物料衡算：第第1级：级：第第2级：级：第第N级：级：（三）多级逆流萃取（三）多级逆流萃取 特点：传质推动力较为均匀特点：传质推动力较为均匀 S E2E3R2R1E1FRN操作线操作线三、多级逆流萃取三、多级逆流萃取图解法求级数图解法求级数N的作图步骤：的作图步骤：E1RNFM 确定点确定点F、S、RN；由由F、S量的大小确定和点量的大小确定和点M，连结，连结RN、M，并延长得点，并延长得点E1；S连点连点F、

13、E1，RN、S，并延长得点，并延长得点；注意，；注意，可能在图的右侧，也可能可能在图的右侧，也可能 在左侧，这与在左侧，这与y1与与xF的大小有关。的大小有关。R1E2过过E1作共轭线作共轭线E1R1，连结，连结R1，交溶解度曲线于点，交溶解度曲线于点E2；过过E2作作共共轭轭线线E2R2，连连结结R2，交溶解度曲线于点交溶解度曲线于点E3；如如此此反反复复，直直至至（指指定定）为为止止，共轭线的个数即为理论级数。共轭线的个数即为理论级数。R2R3溶剂比溶剂比S/FS/F对多级逆流萃取的影响：对多级逆流萃取的影响：v对指定的分离要求对指定的分离要求xN，S/FS/F大小直接影响到大小直接影响到

14、 的位置。的位置。最小溶剂比最小溶剂比vS用量越小，操作线斜率与连接线斜率越接近，每个理论级用量越小，操作线斜率与连接线斜率越接近，每个理论级的分离程度越小。的分离程度越小。最小溶剂比时，所需理论板数为无穷多最小溶剂比时，所需理论板数为无穷多当当 在在左左侧侧时时，延延长长所所有有的的联联结结线线与与RNS相相交交，得得 1、2、3.，取最远离，取最远离S点的点的 为为 min。当当 在右侧时，延长所有的联结线与在右侧时，延长所有的联结线与SRN相交，相交，得得 1、2、3.，取最靠近，取最靠近S点的点的 为为 min。无无忧忧PPTPPT整理整理发发布布 例例9-3-2用纯溶剂用纯溶剂S在多

15、级逆流萃取装置中处理含溶质在多级逆流萃取装置中处理含溶质A 30的料液，要求最的料液，要求最终萃余相中溶质组成不超过终萃余相中溶质组成不超过7，溶剂比为，溶剂比为0.35，求所需的理论级数和最终萃取，求所需的理论级数和最终萃取液的组成，操作条件下的溶解度曲线和辅助曲线如附图所示。液的组成，操作条件下的溶解度曲线和辅助曲线如附图所示。液液传质的特点：液液传质的特点：(1)液液两相密度差异小；液液两相密度差异小；(2)液液体体表表面面张张力力较较大大，液液滴滴易易于于合合并并而而难难于于破破裂裂；靠靠自自身身的的重重力力来来分分散散液液滴滴往往往往不不够够，还还常常需需外外界界提提供供能能量量以以分分散液滴，如加搅拌、振动脉冲等。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。易于产生返混现象，而使传质推动力下降。萃取设备萃取设备三、萃取设备三、萃取设备（一）混合（一）混合澄清槽澄清槽（二）填料萃取塔（二）填料萃取塔 填料萃取塔The End