第十一章--液液萃取

1、2021/8/1412021/8/142利用利用液體混合物液體混合物各組分在某溶劑中各組分在某溶劑中溶解度溶解度的差異的差異而實(shí)現(xiàn)的分離。而實(shí)現(xiàn)的分離。11.1 11.1 概述概述11.1.1 11.1.1 液液萃取過程液液萃取過程一、一、萃取原理萃取原理溶質(zhì)溶質(zhì)A稀釋劑稀釋劑B原料原料溶劑溶劑S萃取相萃取相E萃余相萃余相RS+A(B)B+A(S)2021/8/143（1）溶劑不能與被分離混合物完全互溶，只能部）溶劑不能與被分離混合物完全互溶，只能部分分 互溶。互溶。BABAxxyy 溶劑溶劑S必須滿足兩個(gè)基本要求必須滿足兩個(gè)基本要求：（2）溶劑對(duì)）溶劑對(duì)A、B兩組分有不同的溶解能力，即具兩組

2、分有不同的溶解能力，即具有選擇性。有選擇性。yA、yB萃取相中萃取相中A、B兩組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)兩組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù) xA、xB萃余相中萃余相中A、B兩組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)兩組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)2021/8/144吸收涉及氣吸收涉及氣液系統(tǒng)，萃取涉及液液系統(tǒng)。液系統(tǒng)，萃取涉及液液系統(tǒng)。萃取與吸收的比較萃取與吸收的比較：相同點(diǎn)：相同點(diǎn)： 添加組分；添加組分；對(duì)各組分的溶解度有差異對(duì)各組分的溶解度有差異不同點(diǎn)：不同點(diǎn)：吸收有惰性組分，而萃取大多數(shù)各組分都有一吸收有惰性組分，而萃取大多數(shù)各組分都有一定的溶解度；定的溶解度；2021/8/145二、工業(yè)萃取過程二、工業(yè)萃取過程2021/8/146混合液含熱敏性物質(zhì)（如藥物

3、等），采用萃取方法混合液含熱敏性物質(zhì)（如藥物等），采用萃取方法精制可避免物料受熱破壞。精制可避免物料受熱破壞。三、萃取過程的經(jīng)濟(jì)性三、萃取過程的經(jīng)濟(jì)性：溶劑回收的難易：溶劑回收的難易（1）取決于后繼的兩個(gè)分離過程是否較原溶液的直接）取決于后繼的兩個(gè)分離過程是否較原溶液的直接分離更易實(shí)現(xiàn)分離更易實(shí)現(xiàn)萃取過程適用場(chǎng)合萃取過程適用場(chǎng)合：混合液混合液小或形成恒沸物，用一般精餾方法不能分小或形成恒沸物，用一般精餾方法不能分離或很不經(jīng)濟(jì)。離或很不經(jīng)濟(jì)?；旌弦旱臐舛群芟?，采用精餾方法須將大量稀釋劑混合液的濃度很稀，采用精餾方法須將大量稀釋劑B汽化汽化，能耗過大。，能耗過大。2021/8/147（2）取決于萃

4、取劑的性質(zhì)）取決于萃取劑的性質(zhì)要求萃取劑：要求萃取劑：應(yīng)有較強(qiáng)的溶解能力：應(yīng)有較強(qiáng)的溶解能力：S耗量少，后繼精餾能耗低。耗量少，后繼精餾能耗低。應(yīng)有較高的選擇性：獲高純產(chǎn)品。應(yīng)有較高的選擇性：獲高純產(chǎn)品。AS高：高：S為高沸溶劑，后繼精餾為高沸溶劑，后繼精餾R較低。較低。S在在AB中的溶解度?。簻p少中的溶解度?。簻p少R相中溶劑回收費(fèi)用。相中溶劑回收費(fèi)用。2021/8/14811.1.2 11.1.2 兩相的接觸方式兩相的接觸方式微分接觸：塔式設(shè)備微分接觸：塔式設(shè)備級(jí)式接觸：級(jí)式接觸：槽式設(shè)備槽式設(shè)備2021/8/149本節(jié)均指級(jí)式萃取過程的計(jì)算本節(jié)均指級(jí)式萃取過程的計(jì)算單級(jí)萃取單級(jí)萃取多級(jí)逆流

5、多級(jí)逆流多級(jí)錯(cuò)流多級(jí)錯(cuò)流2021/8/1410等邊三角形等邊三角形直角等腰三角形直角等腰三角形直角非等腰三角形直角非等腰三角形SABxxx 111.2 11.2 液液相平衡液液相平衡11.2.1 11.2.1 三角形相圖三角形相圖一、液液組成的表示方法一、液液組成的表示方法組成：組成：質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)三組分：三組分：ABS一個(gè)方程一個(gè)方程：自由度自由度：2三組分溶液的組成用平面坐標(biāo)上的一點(diǎn)表示三組分溶液的組成用平面坐標(biāo)上的一點(diǎn)表示三角形相圖三角形相圖2021/8/14112021/8/141230%A直角等腰三角形相圖直角等腰三角形相圖頂點(diǎn)：頂點(diǎn)： 純組分純組分邊：邊： 雙組分雙組分圖中一點(diǎn)：

6、圖中一點(diǎn)：三組分三組分如如M點(diǎn)：點(diǎn)：MABS00.20.40.60.81.00.20.40.60.8A%A%S%S%20%S50%B2021/8/1413二、物料衡算與杠桿定律二、物料衡算與杠桿定律量（量（kg/h）kgA/kgkgB/kgkgS/kg混合物混合物MzAzBzS萃取相萃取相EyAyByS萃余相萃余相RxAxBxS物料衡算物料衡算:REM AAARxEyMz SSSRxEyMz （11-2）SSSSAAAAzyxzzyxzRE 得得:2021/8/1414杠桿定律：杠桿定律：EMRMRE 同理同理:ERRMME ABS00.20.40.60.81.00.20.40.60.8ERM

7、AxSxSyAySzAz混合物的質(zhì)量混合物的質(zhì)量線段的長度線段的長度和點(diǎn)和點(diǎn)M=E+R差點(diǎn)差點(diǎn)E=M-RR=M-E杠桿規(guī)則表明：杠桿規(guī)則表明：（1）和點(diǎn)）和點(diǎn)M必在必在R、E的聯(lián)線上的聯(lián)線上（2）差點(diǎn)）差點(diǎn)R（或（或E）必在）必在EM（或（或RM）的延長線上）的延長線上2021/8/1415SQ1線任一點(diǎn)所代表的溶液線任一點(diǎn)所代表的溶液中中A、B兩組分含量的相對(duì)兩組分含量的相對(duì)比值均相同。比值均相同。ABSP1P2Q1Q2在在PA線任一點(diǎn)所代表的溶液中線任一點(diǎn)所代表的溶液中B、S兩組分兩組分的相對(duì)比值必相同。的相對(duì)比值必相同。P（B+S）+AP1（A+B+S）AP2（靠近（靠近A點(diǎn)）點(diǎn)）和點(diǎn)和

8、點(diǎn)同理：同理：Q1S(部分部分)Q2S(全部全部)Q差點(diǎn)差點(diǎn)應(yīng)用：應(yīng)用：PQ2021/8/1416類：類：A與與B完全互溶，完全互溶，A與與S、B與與S部分互溶部分互溶 兩對(duì)部分互溶兩對(duì)部分互溶第第類物系的相圖類物系的相圖11.2.2 11.2.2 部分互溶物系的相平衡部分互溶物系的相平衡萃取操作：萃取操作： B與與S部分互溶或完全不互溶部分互溶或完全不互溶部分互溶物系：部分互溶物系： 類：類：A與與B、A與與S完全互溶，完全互溶，B與與S部分互溶部分互溶一對(duì)部分互溶一對(duì)部分互溶 2021/8/14172021/8/1418實(shí)驗(yàn)求?。簩?shí)驗(yàn)求?。阂?、溶解度曲線（雙結(jié)點(diǎn)曲線）一、溶解度曲線（雙結(jié)點(diǎn)

9、曲線）BSA條件：恒溫條件：恒溫類類溶解度曲線溶解度曲線：代表了代表了飽和溶液飽和溶液的組成的組成相圖中若干分層點(diǎn)的聯(lián)線；相圖中若干分層點(diǎn)的聯(lián)線；RHR1R2R3H1E2021/8/1419二、平衡聯(lián)結(jié)線和臨界混溶點(diǎn)二、平衡聯(lián)結(jié)線和臨界混溶點(diǎn)實(shí)驗(yàn)求取：恒定溫度條件下、實(shí)驗(yàn)求?。汉愣囟葪l件下、 類類R1、E1； R2、E2； Rn、En為為互成平衡的兩互成平衡的兩相，稱為相，稱為共軛相共軛相。連接連接R1、E1； R2、E2； Rn、En的線稱為的線稱為平衡聯(lián)結(jié)線（或結(jié)線）平衡聯(lián)結(jié)線（或結(jié)線）。BSAM1R1E1M2ERRnR2EnE2MnM2021/8/1420溶解度曲線將三角形相圖分成兩個(gè)

10、區(qū)溶解度曲線將三角形相圖分成兩個(gè)區(qū) 分層區(qū)分層區(qū)(兩相區(qū)兩相區(qū))R1和點(diǎn)和點(diǎn)M必在平衡聯(lián)結(jié)線上。必在平衡聯(lián)結(jié)線上。P臨界混溶點(diǎn)臨界混溶點(diǎn)，兩共軛相的，兩共軛相的組成無限趨近而變?yōu)橐幌唷＝M成無限趨近而變?yōu)橐幌?。（不一定為溶解曲線的最高點(diǎn)）（不一定為溶解曲線的最高點(diǎn)）溶解度曲線溶解度曲線以內(nèi)（以內(nèi)（或或下方）下方）是萃取過程的可操作范圍。是萃取過程的可操作范圍。SE1ERnR2EnE2ABRP均相區(qū)均相區(qū)均相區(qū)均相區(qū)兩相區(qū)兩相區(qū)M2021/8/1421 由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的平衡數(shù)據(jù)作出部分聯(lián)結(jié)線和溶解度由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的平衡數(shù)據(jù)作出部分聯(lián)結(jié)線和溶解度曲線后，為求出此物系的任一對(duì)平衡數(shù)據(jù)，可利用輔曲線后，為求出此

11、物系的任一對(duì)平衡數(shù)據(jù)，可利用輔助線。其作法如圖：助線。其作法如圖：平衡聯(lián)結(jié)線的內(nèi)插平衡聯(lián)結(jié)線的內(nèi)插輔助曲線輔助曲線SE2R3R2E3E1ABR1P2021/8/1422下面是輔助曲線的另一作法：下面是輔助曲線的另一作法：2021/8/1423在一定溫度在一定溫度下，下，E和和R成平衡時(shí)，組分成平衡時(shí)，組分A在兩相在兩相中的平衡組成分別為中的平衡組成分別為yA和和xA，則分配系數(shù)，則分配系數(shù)BBBxyk 三、相平衡關(guān)系的數(shù)學(xué)描述三、相平衡關(guān)系的數(shù)學(xué)描述1 1、分配系數(shù)與分配曲線、分配系數(shù)與分配曲線分配系數(shù)：分配系數(shù)：萃取相中萃取相中A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)AAAxyk 萃余相中萃余相中A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

12、的質(zhì)量分?jǐn)?shù)kA一般一般不是常數(shù)，其值隨組成和溫度而異不是常數(shù)，其值隨組成和溫度而異同樣，對(duì)組分同樣，對(duì)組分B也可寫出類似的表達(dá)式：也可寫出類似的表達(dá)式：kA ，分離效果越好，分離效果越好kA=1，則，則y=x，聯(lián)結(jié)線與底邊平行，其斜率，聯(lián)結(jié)線與底邊平行，其斜率=0kA1，則，則yx，聯(lián)結(jié)線的斜率，聯(lián)結(jié)線的斜率0； kA1，則，則yx，聯(lián)結(jié)線的斜率，聯(lián)結(jié)線的斜率1相當(dāng)于精餾中的相當(dāng)于精餾中的，其值與平衡聯(lián)結(jié)線的斜率有關(guān)。，其值與平衡聯(lián)結(jié)線的斜率有關(guān)。討論：討論：（1）一般來說，）一般來說，yAxA，故，故1（3）B不能溶解于不能溶解于S時(shí)，時(shí)，= （ yA=1，yB=0）2021/8/1431已

13、知某三組分混合液的兩條平衡聯(lián)結(jié)線如圖已知某三組分混合液的兩條平衡聯(lián)結(jié)線如圖中中ab、cd所所示，試比較兩者的選擇性系數(shù)。示，試比較兩者的選擇性系數(shù)。例例11-1 選擇性系數(shù)的比較選擇性系數(shù)的比較abcdSBA01Ay02Ay01Ax02Ax2021/8/1432解：（解：（1）對(duì)平衡聯(lián)結(jié)線）對(duì)平衡聯(lián)結(jié)線ab，可作直線，可作直線Sa、Sb并延長并延長到到AB邊，讀得邊，讀得y1A =0.77， x1A =0.24。于是，該線。于是，該線的選擇性系數(shù)為的選擇性系數(shù)為)1/()1/(/11111AAAABABAxxyyxxyy 1 .12)11. 01/(11. 0)6 . 01/(6 . 0)1/

14、()1/(22222 AAAAxxyy （2）對(duì)平衡聯(lián)結(jié)線）對(duì)平衡聯(lián)結(jié)線cd，按同法可得選擇性系數(shù)為按同法可得選擇性系數(shù)為可見可見216 .10)24. 01/(24. 0)77. 01/(77. 0 2021/8/1433互溶度越小，萃取的操作范圍互溶度越小，萃取的操作范圍越大越大，yA,max三、互溶度的影響（三、互溶度的影響（S S與與B B）互溶度越小，互溶度越小，分離效果分離效果好好。2021/8/1434 t ，互溶度，互溶度 ，兩相區(qū)，兩相區(qū) ，操作范圍，操作范圍 ，yA,max 。 但但t過多，原來過多，原來SA完全互溶完全互溶 部分互部分互溶，故溶，故t要適當(dāng)要適當(dāng)溫度對(duì)互溶

15、度的影響：溫度對(duì)互溶度的影響：2021/8/1435試求試求：（：（1）溶解度曲線和輔助曲線；）溶解度曲線和輔助曲線；例：例：在一定溫度下測(cè)得在一定溫度下測(cè)得A、B、S三三元物系兩平衡液相元物系兩平衡液相的平衡數(shù)據(jù)如附表所示：的平衡數(shù)據(jù)如附表所示：表中的數(shù)據(jù)為質(zhì)量百分率。表中的數(shù)據(jù)為質(zhì)量百分率。（5）對(duì)）對(duì)上一問的原料液，欲得到含上一問的原料液，欲得到含36%A的萃取相的萃取相E，試確定萃余相的組成及混合液的總組成。試確定萃余相的組成及混合液的總組成。 （2）臨界混溶）臨界混溶點(diǎn)的組成；點(diǎn)的組成； （3）當(dāng)萃余相中）當(dāng)萃余相中xA=20%時(shí)的分配系數(shù)時(shí)的分配系數(shù)kA和選擇性系數(shù)和選擇性系數(shù)；

16、（4）在）在100kg含含30%A的原料的原料液中加入多少液中加入多少kgS才能使混合液開始分層？才能使混合液開始分層？2021/8/1436解解：（1）依題給數(shù)據(jù)，作出溶解度曲線）依題給數(shù)據(jù)，作出溶解度曲線LPJ，并根據(jù)，并根據(jù)聯(lián)結(jié)線數(shù)據(jù)作出輔助曲線聯(lián)結(jié)線數(shù)據(jù)作出輔助曲線JCP。1.000.20.40.6ABS0.80.20.40.60.8PLJC溶解度曲線溶解度曲線輔助曲線輔助曲線（2）輔助曲線和溶解）輔助曲線和溶解度曲線的交點(diǎn)度曲線的交點(diǎn)P即為即為臨界混溶點(diǎn)，由圖讀臨界混溶點(diǎn)，由圖讀出該點(diǎn)處的組成：出該點(diǎn)處的組成：xB=1-0.415-0.15=43.5 %xA=41.5% xS=15

17、% 2021/8/1437 根據(jù)萃余相中根據(jù)萃余相中xA=20%，在圖中定出在圖中定出R1點(diǎn)，點(diǎn)，利用輔利用輔助曲線求出與之平衡的萃助曲線求出與之平衡的萃取相取相E1點(diǎn)點(diǎn)，從圖讀得兩相，從圖讀得兩相的組成為：的組成為：A1.00.200.40.6BS0.80.20.40.60.8LPJC萃余相：萃余相： xA=20 % xS=6.6 %（3）分配系數(shù)和選擇性系數(shù)：）分配系數(shù)和選擇性系數(shù)：R1E1萃取相：萃取相： yA=39 % yS=41.4 %yB=19.6 %分配系數(shù)分配系數(shù)kA：95. 120. 039. 0 AAAxyk選擇性系數(shù)選擇性系數(shù):303. 7196. 0734. 095.

18、1/ BBABABAyxkxxyy 1.00.200.40.6BS0.80.20.40.60.8LPJCxB=73.4 %1.00.200.40.6BS0.80.20.40.60.8LPJC2021/8/1438在在AB邊上確定點(diǎn)邊上確定點(diǎn)F，連點(diǎn)連點(diǎn)F、S?；旌弦貉刂??；旌弦貉刂本€線FS變化。當(dāng)變化。當(dāng)S的加入的加入量恰好到使混合液組成量恰好到使混合液組成落在溶解度曲線的落在溶解度曲線的H點(diǎn)點(diǎn)時(shí)，混合液便開始分層。時(shí)，混合液便開始分層。分層時(shí)溶劑的用量用杠分層時(shí)溶劑的用量用杠桿規(guī)則求得桿規(guī)則求得（4）使混合液開始分層的溶劑用量：）使混合液開始分層的溶劑用量：0833. 0968 HSHFFS

19、所以所以 S=0.0833F=0.0833100=8.33kg1.000.20.40.6ABS0.80.20.40.60.8LPJCFH2021/8/1439zA=23.5%，zS=22.5%，（5）萃余相的組成和混合液的總組成：）萃余相的組成和混合液的總組成：根據(jù)根據(jù)yA=36%在溶解度曲線上確定在溶解度曲線上確定E2點(diǎn)，借助點(diǎn)，借助輔助曲線作聯(lián)結(jié)線獲得與輔助曲線作聯(lián)結(jié)線獲得與E2平衡的點(diǎn)平衡的點(diǎn)R2。由圖讀得由圖讀得:xA=17%，xS=6%，xB=77%R2E2線與線與FS線的交點(diǎn)線的交點(diǎn)M為混合液的總組成為混合液的總組成點(diǎn)：點(diǎn)：由圖讀得由圖讀得:zB=54%.1.000.20.40.6

20、ABS0.80.20.40.60.8LPJCE2R2MF2021/8/1440溶劑溶劑S衡算式衡算式mmmmERER 11AmmAmmAmmAmmyExRyExR, 11, 11 SmmSmmSmmSmmyExRyExR, 11, 11 一、單一萃取級(jí)的物料衡算一、單一萃取級(jí)的物料衡算第第m級(jí)級(jí)m、SmAmmxxR111 、，SmAmmyyE、，、，SmAmmxxR、，、SmAmmyyE111 、，總物料衡算式總物料衡算式溶質(zhì)溶質(zhì)A衡算式衡算式11.3 11.3 萃取過程計(jì)算萃取過程計(jì)算11.3.1 11.3.1 萃取級(jí)內(nèi)過程的數(shù)學(xué)描述萃取級(jí)內(nèi)過程的數(shù)學(xué)描述2021/8/1441二、萃取級(jí)內(nèi)傳

21、質(zhì)過程的簡化二、萃取級(jí)內(nèi)傳質(zhì)過程的簡化理論級(jí)與級(jí)效率理論級(jí)與級(jí)效率溶解度曲線溶解度曲線理論級(jí)理論級(jí)進(jìn)入一個(gè)理論級(jí)的兩股物流進(jìn)入一個(gè)理論級(jí)的兩股物流Rm-1和和Em+1，無論其組成如何，經(jīng)過傳質(zhì)之后離開該級(jí)無論其組成如何，經(jīng)過傳質(zhì)之后離開該級(jí)的兩股物流的兩股物流Rm和和Em達(dá)成平衡。達(dá)成平衡。特征方程簡化為：特征方程簡化為：)(,AmAmxfy 分配曲線分配曲線實(shí)際萃取級(jí)實(shí)際萃取級(jí)= 100%級(jí)效率級(jí)效率理論級(jí)理論級(jí))(,AmSmxx )(,AmSmyy NA= （物性，操作條件，設(shè)備結(jié)構(gòu)等）物性，操作條件，設(shè)備結(jié)構(gòu)等）f2021/8/144211.3.2 11.3.2 單級(jí)萃取單級(jí)萃取0, F

22、SFAxxFSAxxR,SAyyE,SAzzS,一、解析計(jì)算一、解析計(jì)算物料衡算：物料衡算：F+S=R+EFxFA+SzA=RxA+EyAF0+SzS=RxS+EyS設(shè)為理論級(jí)，特征方程：設(shè)為理論級(jí)，特征方程：)(ASyy )(ASxx )(AAxfy 2021/8/1443R=MESMFMFS REMRME 二、圖解計(jì)算（方便）二、圖解計(jì)算（方便）xAR 聯(lián)結(jié)線聯(lián)結(jié)線RE E確定原料確定原料F與溶劑與溶劑S兩兩點(diǎn)點(diǎn)總物料的組成點(diǎn)總物料的組成點(diǎn)MFS和和RE兩聯(lián)線之交點(diǎn)。兩聯(lián)線之交點(diǎn)。溶劑比：溶劑比：萃取器內(nèi)總流量：萃取器內(nèi)總流量： M=F+S萃取相流量：萃取相流量：萃余相流量：萃余相流量：E

23、RM1.000.20.40.6ABS0.80.20.40.60.8xAF2021/8/1444例：以水為溶劑，對(duì)例：以水為溶劑，對(duì)xF=30%的丙酮的丙酮醋酸乙酯溶液進(jìn)醋酸乙酯溶液進(jìn)行單級(jí)（一個(gè)理論級(jí)）間歇萃取，為使萃余液的溶行單級(jí)（一個(gè)理論級(jí)）間歇萃取，為使萃余液的溶質(zhì)濃度質(zhì)濃度x0降至降至15%，每，每kg原料液需加多少水？能得原料液需加多少水？能得到多少萃取液？其濃度為多大？若需使到多少萃取液？其濃度為多大？若需使x0降至降至5%，結(jié)果又如何？結(jié)果又如何？附：丙酮附：丙酮(A)醋酸乙酯醋酸乙酯(B)水水(S)在在30下的相平衡下的相平衡數(shù)據(jù)（質(zhì)量百分率）數(shù)據(jù)（質(zhì)量百分率）2021/8/1

24、445解：按表給出的平衡數(shù)據(jù)，標(biāo)繪出溶解度曲線和聯(lián)解：按表給出的平衡數(shù)據(jù)，標(biāo)繪出溶解度曲線和聯(lián)結(jié)線（圖中略）。結(jié)線（圖中略）。MSMFFS 1.000.20.40.6ABS0.80.20.40.60.8水量水量S：式式中中40及及60是按底邊上標(biāo)尺是按底邊上標(biāo)尺（與（與MS及及MF成比例成比例）讀出）讀出FR0REM料液料液水水kgkg/5 . 14060 在邊在邊BA上標(biāo)明點(diǎn)上標(biāo)明點(diǎn)F及及R0 。 點(diǎn)點(diǎn)R0與與點(diǎn)點(diǎn)S相連的直線交溶解度曲線的左支于點(diǎn)相連的直線交溶解度曲線的左支于點(diǎn)R， 作通過作通過點(diǎn)點(diǎn)R的聯(lián)結(jié)線的聯(lián)結(jié)線RE，與連線，與連線FS的交點(diǎn)的交點(diǎn)M代表原料液加代表原料液加入適量的水后

25、應(yīng)達(dá)到的總組成。入適量的水后應(yīng)達(dá)到的總組成。2021/8/1446萃取液的濃度：萃取液的濃度：0003EREF 連線連線SE的延長線交邊的延長線交邊BA于于E0，得知，得知萃取液的量萃取液的量E0：y0=60%。0000FEFRRE 213060153000 FFxyxxkgkgFRkgkgFE/32/3100 EFR01.000.20.40.6ABS0.80.20.40.60.8RME02021/8/1447用同樣的方法，在用同樣的方法，在邊邊BA上定出萃余液濃度上定出萃余液濃度x0 =5%的點(diǎn)的點(diǎn)R0 ，1.000.20.40.6ABS0.80.20.40.60.8FR0 則所作聯(lián)結(jié)線與則

26、所作聯(lián)結(jié)線與FS的交點(diǎn)已的交點(diǎn)已落在兩相區(qū)之外（即在均相區(qū)），說明單級(jí)萃取落在兩相區(qū)之外（即在均相區(qū)），說明單級(jí)萃取不能使萃余液中不能使萃余液中A的濃度降到的濃度降到5%，對(duì)此，需用多，對(duì)此，需用多級(jí)萃取。級(jí)萃取。2021/8/1448此時(shí)此時(shí)，S S，yA ； S S，yAMSFMFS 三、溶劑比的選擇與分離范圍三、溶劑比的選擇與分離范圍FS（1）， M靠近靠近S，max FSC點(diǎn)，點(diǎn)，此時(shí)此時(shí)xA,min，脫除脫除S，得，得xA,min 。（2）當(dāng)）當(dāng)kA較大時(shí)，較大時(shí)， 過過S作溶作溶解度曲線的切線，切點(diǎn)解度曲線的切線，切點(diǎn)e，連接連接Se并延長交并延長交AB得得yA,max ，過過e點(diǎn)

27、內(nèi)插平衡點(diǎn)內(nèi)插平衡聯(lián)結(jié)線聯(lián)結(jié)線re交交FS于于M點(diǎn)，點(diǎn)，得得SBA0max,AyFAFx,0min,AxreMc2021/8/1449（3）當(dāng)當(dāng)xFA、kA較小時(shí)，單級(jí)萃取不可能達(dá)到切點(diǎn)較小時(shí)，單級(jí)萃取不可能達(dá)到切點(diǎn)e， FS， M靠近靠近F，yA 。min FSd點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)時(shí)，此時(shí)此時(shí)yA,max SBA0max,AyFAFx,d2021/8/1450SAxxR111,FSFAxxF,SAyyE111,SAyyE222,111.3.4 多級(jí)逆流萃取多級(jí)逆流萃取2SAyyE333,SAxxR222,NNSNANxxR,SAzzS, 當(dāng)料液中兩個(gè)組分均為過程的產(chǎn)物而需要較完全當(dāng)料液中兩個(gè)組分均為過

28、程的產(chǎn)物而需要較完全地加以分離時(shí)，一般均用多級(jí)逆流萃取。地加以分離時(shí)，一般均用多級(jí)逆流萃取。 多級(jí)逆流萃取可將萃余相中溶質(zhì)含量降至很低，多級(jí)逆流萃取可將萃余相中溶質(zhì)含量降至很低，萃取相中溶質(zhì)含量較高。萃取相中溶質(zhì)含量較高。操作可在溶劑用量較少的情況下獲得較大的分離程度。操作可在溶劑用量較少的情況下獲得較大的分離程度。2021/8/1451 逐級(jí)接觸式逐級(jí)接觸式11.4 11.4 萃取設(shè)備萃取設(shè)備11.4.1 11.4.1 萃取設(shè)備的主要類型萃取設(shè)備的主要類型無外加能量：篩板塔無外加能量：篩板塔有外加能量：混合有外加能量：混合澄清槽等澄清槽等微分接觸式微分接觸式無外加能量：噴灑塔及填料萃取塔無外

29、加能量：噴灑塔及填料萃取塔有外加能量：轉(zhuǎn)盤塔等有外加能量：轉(zhuǎn)盤塔等2021/8/1452（1 1）多級(jí)混合多級(jí)混合澄清槽澄清槽 11.4.1.1 11.4.1.1 逐級(jí)接觸式萃取設(shè)備逐級(jí)接觸式萃取設(shè)備2021/8/1453.輕相為分散相輕相為分散相（2 2）篩板塔篩板塔重相為分散相重相為分散相2021/8/145411.4.1.2 11.4.1.2 微分接觸式液液傳質(zhì)設(shè)備微分接觸式液液傳質(zhì)設(shè)備（1 1）噴灑塔）噴灑塔（2 2）填料塔填料塔2021/8/1455（3 3）脈沖填料塔和）脈沖填料塔和脈沖篩板塔脈沖篩板塔（4 4）振動(dòng)篩板塔振動(dòng)篩板塔2021/8/1456（5 5）轉(zhuǎn)盤塔轉(zhuǎn)盤塔202

30、1/8/1457設(shè)備選型應(yīng)同時(shí)考慮系統(tǒng)性質(zhì)和設(shè)備特性兩方設(shè)備選型應(yīng)同時(shí)考慮系統(tǒng)性質(zhì)和設(shè)備特性兩方面的因素，一般的選擇原則如表面的因素，一般的選擇原則如表11-3所所示。如系統(tǒng)示。如系統(tǒng)性質(zhì)未知，必要時(shí)應(yīng)通過小型試驗(yàn)作出判斷。性質(zhì)未知，必要時(shí)應(yīng)通過小型試驗(yàn)作出判斷。11.4.4 11.4.4 液液傳質(zhì)設(shè)備的選擇液液傳質(zhì)設(shè)備的選擇2021/8/1458（7）用什么辦法在不影響萃取液）用什么辦法在不影響萃取液中中A的含量的條件下，減少萃余液的含量的條件下，減少萃余液中中A的含量？的含量？習(xí)題課習(xí)題課一、某混合物含溶質(zhì)一、某混合物含溶質(zhì)A20%，稀釋劑，稀釋劑B80%，擬用純?nèi)埽瑪M用純?nèi)軇﹦㏒進(jìn)行單級(jí)

31、萃取，要求萃余液中進(jìn)行單級(jí)萃取，要求萃余液中A的含量為的含量為10%，溶，溶解度曲線如圖示。在操作范圍內(nèi)溶質(zhì)解度曲線如圖示。在操作范圍內(nèi)溶質(zhì)A的分配系數(shù)的分配系數(shù)kA=1，試求：，試求：（1）當(dāng)處理）當(dāng)處理100kg原混合液時(shí)，需溶劑用量多少原混合液時(shí)，需溶劑用量多少kg？（2）所得萃取相、萃余相的質(zhì)量和組成。）所得萃取相、萃余相的質(zhì)量和組成。（3）所得萃取液中）所得萃取液中A的濃度為多少？的濃度為多少？（4）萃取相中）萃取相中A、B組分的濃度比。組分的濃度比。（5）過程的選擇性系數(shù)為多少？）過程的選擇性系數(shù)為多少？（6）采用單級(jí)萃取，萃取液可能）采用單級(jí)萃取，萃取液可能達(dá)到的最大濃度。達(dá)到的

32、最大濃度。2021/8/1459在在相圖上由相圖上由xA=10%找到找到R點(diǎn)，聯(lián)結(jié)點(diǎn)，聯(lián)結(jié)RS，交，交平衡線左支于平衡線左支于R點(diǎn)，讀得點(diǎn)，讀得xA=9%。%9 AAAAAAxkyxykkgMSFMFS1258 .185 .23100 在圖中找到在圖中找到E點(diǎn)。點(diǎn)。FR0REM解：（解：（1）由）由xF=20%找到找到F點(diǎn)，聯(lián)結(jié)點(diǎn)，聯(lián)結(jié)FS。聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)RE與與FS交于交于M點(diǎn)，則點(diǎn)，則MSFMFS 2021/8/1460（2）總物料流量：）總物料流量：M=F+S=100+125=225kg%13%9 SAxxREM萃余相：萃余相：萃取相：萃取相：kgRERMME1664 .2418225 %70%9 SAyykgEMR59166225 %21%79%91 By%78%13%91 Bx2021/8/1461（4）萃取相中萃取相中A、B組分的濃度比：組分的濃度比：733 . 013 . 01 AABABAyyyyyy857. 39 . 0/1 . 07 . 0/3 . 0)1/()1/(/ AAAABABABABAxxyyxxyyxxyy REM（3）萃取液