部分互溶物系的萃取計(jì)算課件

8.3部分互溶物系的萃取計(jì)算8.3.1單級(jí)萃取(1)流程

單級(jí)萃取流程示意圖mF,xF混合器澄清槽mSmM,zxE,ymR,x8.3部分互溶物系的萃取計(jì)算8.3.1單級(jí)萃取1（2）特點(diǎn)

原料液與溶劑一次性接觸。

萃取相與萃余相達(dá)到平衡。（3）計(jì)算已知原料液的處理量及組成（生產(chǎn)工藝給定），計(jì)算：操作型：給定S的用量mS及組成，求萃取相E與萃余相R的量mE和mR及組成y、x。設(shè)計(jì)型：根據(jù)給定的原料液F及規(guī)定的分離要求，求溶劑S用量。（2）特點(diǎn)2①操作型計(jì)算求解方法

a）依S的用量mS及F的量mF和組成xF確定和點(diǎn)M：ABKSMF①操作型計(jì)算求解方法ABKSMF3

b）確定E，R的量及組成采取圖解試差法確定E，R的組成。由杠桿定律確定E和R的量：A單級(jí)萃取圖解法BKERSMFb）確定E，R的量及組成由杠桿定律確定E和R的量：A4部分互溶物系的萃取計(jì)算課件5c)

確定萃取液與萃余液的組成及量脫除溶劑量為：A

單級(jí)萃取圖解法BKERSR’E’MFA

單級(jí)萃取圖解法BKERSR’E’MFc)確定萃取液與萃余液的組成及量脫除溶劑量為：A6

②設(shè)計(jì)型計(jì)算求解方法一般規(guī)定萃余相R的x或萃余液R’的x’.

解法：由R得到E，連接F、Ｓ得交點(diǎn)Ｍ；溶劑用量：進(jìn)而，得到萃取液、萃余液的量和組成。ABKERSR’MF單級(jí)萃取圖解法BKERSR’E’MFA②設(shè)計(jì)型計(jì)算求解方法溶劑用量：進(jìn)而，得到萃取液、萃余7部分互溶物系的萃取計(jì)算課件8

（3）最大溶劑用量及最小溶劑用量減小S，則Ｍ靠近F，當(dāng)Ｍ達(dá)到R2時(shí)混溶，故Ｍ位于R2時(shí)的溶劑用量為mS

min。當(dāng)mS=mSmax時(shí)當(dāng)mS=mSmin時(shí)單級(jí)萃取的溶劑范圍：mSmin<mS<mSmax增加S，則Ｍ靠近S，當(dāng)M點(diǎn)達(dá)到Ｅ1時(shí)混溶，故Ｍ位于Ｅ1時(shí)的溶劑用量為mS

max。

溶劑用量對(duì)單級(jí)萃取的影響ABESRE1MFxE2R2R1（3）最大溶劑用量及最小溶劑用量減小S，則Ｍ靠近F，當(dāng)9部分互溶物系的萃取計(jì)算課件10部分互溶物系的萃取計(jì)算課件11（4）萃取液的最大濃度當(dāng)S=Smin時(shí)，E的濃度yA最大，但y’A一般不是最大。

過S點(diǎn)作溶解度曲線的切線得點(diǎn)E，求得R，得M點(diǎn)，于是得：ABE2SFR2ME’2E’y’maxy’2圖解萃取液的最大組成E1R11.01.00（4）萃取液的最大濃度當(dāng)S=Smin時(shí)，E的濃度yA最12萃取液的最大濃度確定:ABE2SFR2ME’2E’y’maxy’2圖解萃取液的最大組成E1R11.01.00萃取液的最大濃度確定:ABE2SFR2ME’2E’y’max13

注意：如果M點(diǎn)在兩相區(qū)外相交，說明超出萃取范圍，不能進(jìn)行萃取操作，由R1點(diǎn)確定的溶劑用量為該操作條件下的最小溶劑用量mS,min。ABSE1FERR1M’y’A注意：如果M點(diǎn)在兩相區(qū)外相交，說明超出萃取范圍，不能14

8.3.2多級(jí)錯(cuò)流萃取

（1）流程

qmR’n多級(jí)錯(cuò)流萃取流程圖qmSEqmE’nqmS1qmRiqmEiqmRi-1qmENqmR1qmE2qmF,xFqmE’qmE1qmRNqmSnqmSiqmS2qmR2qmRn-1qmRi8.3.2多級(jí)錯(cuò)流萃取qmR’n多級(jí)錯(cuò)流15（2）特點(diǎn)△溶劑耗量較大，溶劑回收負(fù)荷增加,△設(shè)備投資大。（3）計(jì)算①設(shè)計(jì)型計(jì)算

已知：

qmＦ、xF，規(guī)定各級(jí)qmＳ量，

求：達(dá)到一定的分離要求所需的理論級(jí)數(shù)Ｎ。②操作型問題

已知：理論級(jí)數(shù)估計(jì)：分離能力。

說明：解決方法基本相同。（2）特點(diǎn)16多級(jí)錯(cuò)流萃取圖解計(jì)算：多級(jí)錯(cuò)流萃取ABKE1R1SFE2R2E3R3E4R4M4M3M2M1多級(jí)錯(cuò)流萃取圖解計(jì)算：多級(jí)錯(cuò)流萃取ABKE1R17部分互溶物系的萃取計(jì)算課件188.3.3多級(jí)逆流萃?。?）流程多級(jí)逆流萃取流程圖qmSRqmR’qmRNqmSqmRiqmEi+1qmRi-1qmEiqmR2qmE2qmF,xFqmE’qmE1qmSE8.3.3多級(jí)逆流萃取多級(jí)逆流萃取流程圖q19（2）特點(diǎn)連續(xù)逆流操作，分離程度較高。（3）計(jì)算設(shè)計(jì)型問題：已知S的組成，qmF、xF,規(guī)定qmS/qmF（溶劑比）和分離要求，求N。

解決方法：每級(jí)內(nèi)平衡。

即Ei和Ri平衡，若能確定Ri組成xi和E

i+1

組成yi+1之間的關(guān)系，即可求得理論級(jí)數(shù)（逐級(jí)計(jì)算)。iR

i-1E

i+1RiEi（2）特點(diǎn)即Ei和Ri平衡，若能確定Ri組成xi20a）總物料衡算說明：M點(diǎn)是F、S的和點(diǎn)，也是E1、RN的和點(diǎn)。利用杠桿定律：注意:E1和RN不是共軛相。①三角形相圖圖解法ABE1RNSMFR’Na）總物料衡算說明：M點(diǎn)是F、S的和點(diǎn)，也是E1、RN的和點(diǎn)21

b）各級(jí)的物料衡算第一級(jí)第二級(jí)……第N級(jí)于是：

此式說明：各級(jí)間的物流之差為一常數(shù)，且D為各級(jí)物流的公共差點(diǎn)（極點(diǎn)）。b）各級(jí)的物料衡算第二級(jí)……第N級(jí)于是：22c）逐級(jí)圖解過程已知F、S可確定M，由M、RN可確定E1。c）逐級(jí)圖解過程23由E1通過平衡關(guān)系確定R1，R1和D連線確定E2,由E1通過平衡關(guān)系確定R1，R1和D連線確定E2,24多級(jí)逆流萃取圖解法如此交替直至萃余相組成小于規(guī)定要求，則N為理論級(jí)數(shù)。多級(jí)逆流萃取圖解法如此交替直至萃余相組成小于規(guī)定要求，則N25部分互溶物系的萃取計(jì)算課件26②利用分配曲線N較多時(shí)，三角形相圖內(nèi)作圖不準(zhǔn)確。

a）畫分配曲線；

b）畫操作線；過D點(diǎn)畫級(jí)聯(lián)線，求得c）畫梯級(jí)得理論級(jí)數(shù)。

……

②利用分配曲線c）畫梯級(jí)得理論級(jí)數(shù)。…27部分互溶物系的萃取計(jì)算課件28（4）溶劑比對(duì)操作的影響①溶劑比和最小溶劑比

定義：溶劑比=qmS/qmF

說明：溶劑比的變化，引起差點(diǎn)D的變化，導(dǎo)致理論級(jí)數(shù)的變化。（4）溶劑比對(duì)操作的影響說明：溶劑比的變化，引起差點(diǎn)D的變29◆

qmS/qmF較大，M→S，E1為F和D的和點(diǎn)，D點(diǎn)在三角形相圖右側(cè)，凈物流向左流動(dòng)?！?/p>

qmS/qmF減小，M→F，E1升高，D點(diǎn)遠(yuǎn)離S。D點(diǎn)移到無窮遠(yuǎn)時(shí)D=0，級(jí)聯(lián)線互相平行?！?/p>

qmS/qmF再減小，F(xiàn)為E1和D的和點(diǎn)，D點(diǎn)落在三角形相圖左側(cè)，凈物流向右流動(dòng)。可見：◆qmS/qmF較大，M→S，E1為F和D的和點(diǎn)30部分互溶物系的萃取計(jì)算課件31分配曲線操作線132PxFy溶劑比對(duì)操作線的影響分配曲線操作線132PxFy溶劑比對(duì)操作線的影響32②最小溶劑比的求法

的位置，既和平衡關(guān)系有關(guān)，又和分離要求有關(guān)。夾緊點(diǎn)與Dmin的關(guān)系：②最小溶劑比的求法的位置，既和平衡關(guān)系有關(guān)，又和分33最小溶劑比的確定：操作范圍內(nèi)的聯(lián)結(jié)線延長，與RNS相交，D點(diǎn)在右側(cè)，則取離S最近的點(diǎn)；D點(diǎn)在左側(cè)，則取離S最遠(yuǎn)的點(diǎn)。最小溶劑比的確定：34RN連接F、Dmin點(diǎn)，與溶解度曲線相交于E1點(diǎn)，F(xiàn)E1則RNE1與FS的交點(diǎn)為和點(diǎn)M。M最小溶劑比：RN連接F、Dmin點(diǎn)，與溶解度曲線相交于E1點(diǎn)，F(xiàn)E1則R35部分互溶物系的萃取計(jì)算課件36實(shí)際溶劑比的確定：

實(shí)際溶劑比取最小實(shí)際溶劑比的倍數(shù)。多級(jí)錯(cuò)流萃取與多級(jí)逆流萃取的比較：◆分離要求、溶劑一定時(shí)：多級(jí)逆流萃取比多級(jí)錯(cuò)流萃取板數(shù)少?！舭鍞?shù)一定時(shí)：多級(jí)逆流萃取比多級(jí)錯(cuò)流萃取溶劑用量少?！羯a(chǎn)上多采用逆流萃取操作。8.3.4微分接觸式逆流萃取指：萃取相和萃余相逆流微分接觸，使兩相中的溶質(zhì)濃度沿流動(dòng)方向發(fā)生連續(xù)的變化。完成規(guī)定分離要求所需塔高或填料層高度的計(jì)算。實(shí)際溶劑比的確定：多級(jí)錯(cuò)流萃取與多級(jí)逆流萃取的比較：8.3.37（1）理論級(jí)當(dāng)量高度法理論級(jí)當(dāng)量高度Hth：與物系、操作條件和設(shè)備形式有關(guān)，其值由實(shí)驗(yàn)確定。（2）傳質(zhì)單元數(shù)法取微元高度dHH微元接觸式逆流萃取示意圖（1）理論級(jí)當(dāng)量高度法理論級(jí)當(dāng)量高度Hth：與物系、操作條件38部分互溶物系的萃取計(jì)算課件398.3部分互溶物系的萃取計(jì)算8.3.1單級(jí)萃取(1)流程

單級(jí)萃取流程示意圖mF,xF混合器澄清槽mSmM,zxE,ymR,x8.3部分互溶物系的萃取計(jì)算8.3.1單級(jí)萃取40（2）特點(diǎn)

原料液與溶劑一次性接觸。

萃取相與萃余相達(dá)到平衡。（3）計(jì)算已知原料液的處理量及組成（生產(chǎn)工藝給定），計(jì)算：操作型：給定S的用量mS及組成，求萃取相E與萃余相R的量mE和mR及組成y、x。設(shè)計(jì)型：根據(jù)給定的原料液F及規(guī)定的分離要求，求溶劑S用量。（2）特點(diǎn)41①操作型計(jì)算求解方法

a）依S的用量mS及F的量mF和組成xF確定和點(diǎn)M：ABKSMF①操作型計(jì)算求解方法ABKSMF42

b）確定E，R的量及組成采取圖解試差法確定E，R的組成。由杠桿定律確定E和R的量：A單級(jí)萃取圖解法BKERSMFb）確定E，R的量及組成由杠桿定律確定E和R的量：A43部分互溶物系的萃取計(jì)算課件44c)

確定萃取液與萃余液的組成及量脫除溶劑量為：A

單級(jí)萃取圖解法BKERSR’E’MFA

單級(jí)萃取圖解法BKERSR’E’MFc)確定萃取液與萃余液的組成及量脫除溶劑量為：A45

②設(shè)計(jì)型計(jì)算求解方法一般規(guī)定萃余相R的x或萃余液R’的x’.

解法：由R得到E，連接F、Ｓ得交點(diǎn)Ｍ；溶劑用量：進(jìn)而，得到萃取液、萃余液的量和組成。ABKERSR’MF單級(jí)萃取圖解法BKERSR’E’MFA②設(shè)計(jì)型計(jì)算求解方法溶劑用量：進(jìn)而，得到萃取液、萃余46部分互溶物系的萃取計(jì)算課件47

（3）最大溶劑用量及最小溶劑用量減小S，則Ｍ靠近F，當(dāng)Ｍ達(dá)到R2時(shí)混溶，故Ｍ位于R2時(shí)的溶劑用量為mS

min。當(dāng)mS=mSmax時(shí)當(dāng)mS=mSmin時(shí)單級(jí)萃取的溶劑范圍：mSmin<mS<mSmax增加S，則Ｍ靠近S，當(dāng)M點(diǎn)達(dá)到Ｅ1時(shí)混溶，故Ｍ位于Ｅ1時(shí)的溶劑用量為mS

max。

溶劑用量對(duì)單級(jí)萃取的影響ABESRE1MFxE2R2R1（3）最大溶劑用量及最小溶劑用量減小S，則Ｍ靠近F，當(dāng)48部分互溶物系的萃取計(jì)算課件49部分互溶物系的萃取計(jì)算課件50（4）萃取液的最大濃度當(dāng)S=Smin時(shí)，E的濃度yA最大，但y’A一般不是最大。

過S點(diǎn)作溶解度曲線的切線得點(diǎn)E，求得R，得M點(diǎn)，于是得：ABE2SFR2ME’2E’y’maxy’2圖解萃取液的最大組成E1R11.01.00（4）萃取液的最大濃度當(dāng)S=Smin時(shí)，E的濃度yA最51萃取液的最大濃度確定:ABE2SFR2ME’2E’y’maxy’2圖解萃取液的最大組成E1R11.01.00萃取液的最大濃度確定:ABE2SFR2ME’2E’y’max52

注意：如果M點(diǎn)在兩相區(qū)外相交，說明超出萃取范圍，不能進(jìn)行萃取操作，由R1點(diǎn)確定的溶劑用量為該操作條件下的最小溶劑用量mS,min。ABSE1FERR1M’y’A注意：如果M點(diǎn)在兩相區(qū)外相交，說明超出萃取范圍，不能53

8.3.2多級(jí)錯(cuò)流萃取

（1）流程

qmR’n多級(jí)錯(cuò)流萃取流程圖qmSEqmE’nqmS1qmRiqmEiqmRi-1qmENqmR1qmE2qmF,xFqmE’qmE1qmRNqmSnqmSiqmS2qmR2qmRn-1qmRi8.3.2多級(jí)錯(cuò)流萃取qmR’n多級(jí)錯(cuò)流54（2）特點(diǎn)△溶劑耗量較大，溶劑回收負(fù)荷增加,△設(shè)備投資大。（3）計(jì)算①設(shè)計(jì)型計(jì)算

已知：

qmＦ、xF，規(guī)定各級(jí)qmＳ量，

求：達(dá)到一定的分離要求所需的理論級(jí)數(shù)Ｎ。②操作型問題

已知：理論級(jí)數(shù)估計(jì)：分離能力。

說明：解決方法基本相同。（2）特點(diǎn)55多級(jí)錯(cuò)流萃取圖解計(jì)算：多級(jí)錯(cuò)流萃取ABKE1R1SFE2R2E3R3E4R4M4M3M2M1多級(jí)錯(cuò)流萃取圖解計(jì)算：多級(jí)錯(cuò)流萃取ABKE1R56部分互溶物系的萃取計(jì)算課件578.3.3多級(jí)逆流萃取（1）流程多級(jí)逆流萃取流程圖qmSRqmR’qmRNqmSqmRiqmEi+1qmRi-1qmEiqmR2qmE2qmF,xFqmE’qmE1qmSE8.3.3多級(jí)逆流萃取多級(jí)逆流萃取流程圖q58（2）特點(diǎn)連續(xù)逆流操作，分離程度較高。（3）計(jì)算設(shè)計(jì)型問題：已知S的組成，qmF、xF,規(guī)定qmS/qmF（溶劑比）和分離要求，求N。

解決方法：每級(jí)內(nèi)平衡。

即Ei和Ri平衡，若能確定Ri組成xi和E

i+1

組成yi+1之間的關(guān)系，即可求得理論級(jí)數(shù)（逐級(jí)計(jì)算)。iR

i-1E

i+1RiEi（2）特點(diǎn)即Ei和Ri平衡，若能確定Ri組成xi59a）總物料衡算說明：M點(diǎn)是F、S的和點(diǎn)，也是E1、RN的和點(diǎn)。利用杠桿定律：注意:E1和RN不是共軛相。①三角形相圖圖解法ABE1RNSMFR’Na）總物料衡算說明：M點(diǎn)是F、S的和點(diǎn)，也是E1、RN的和點(diǎn)60

b）各級(jí)的物料衡算第一級(jí)第二級(jí)……第N級(jí)于是：

此式說明：各級(jí)間的物流之差為一常數(shù)，且D為各級(jí)物流的公共差點(diǎn)（極點(diǎn)）。b）各級(jí)的物料衡算第二級(jí)……第N級(jí)于是：61c）逐級(jí)圖解過程已知F、S可確定M，由M、RN可確定E1。c）逐級(jí)圖解過程62由E1通過平衡關(guān)系確定R1，R1和D連線確定E2,由E1通過平衡關(guān)系確定R1，R1和D連線確定E2,63多級(jí)逆流萃取圖解法如此交替直至萃余相組成小于規(guī)定要求，則N為理論級(jí)數(shù)。多級(jí)逆流萃取圖解法如此交替直至萃余相組成小于規(guī)定要求，則N64部分互溶物系的萃取計(jì)算課件65②利用分配曲線N較多時(shí)，三角形相圖內(nèi)作圖不準(zhǔn)確。

a）畫分配曲線；

b）畫操作線；過D點(diǎn)畫級(jí)聯(lián)線，求得c）畫梯級(jí)得理論級(jí)數(shù)。

……

②利用分配曲線c）畫梯級(jí)得理論級(jí)數(shù)?！?6部分互溶物系的萃取計(jì)算課件67（4）溶劑比對(duì)操作的影響①溶劑比和最小溶劑比

定義：溶劑比=qmS/qmF

說明：溶劑比的變化，引起差點(diǎn)D的變化，導(dǎo)致理論級(jí)數(shù)的變化。（4）溶劑比對(duì)操作的影響說明：溶劑比的變化，引起差點(diǎn)D的變68◆

qmS/qmF較大，M→S，E1為F和D的和點(diǎn)，D點(diǎn)在三角形相圖右側(cè)，凈物流向左流動(dòng)?！?/p>

qmS/qmF減小，M→F，E1升高，D點(diǎn)遠(yuǎn)離S。D點(diǎn)移到無窮遠(yuǎn)