學習-化工單元第十四講萃取

化工單元過程及操作第十四講第十一章萃取第十一章萃取學習目標掌握萃取的基本概念熟悉萃取過程的相圖表示方法了解萃取設備液液萃取的基本概述一、液液萃取簡介二、液液萃取在工業(yè)上的應用三、液液萃取的基本流程2022/12/17一、液液萃取簡介

1、萃取原理

在欲分離的液體混合物中加入一種與其不溶或部分互溶的液體溶劑，經(jīng)過充分混合，利用混合液中各組分在溶劑中溶解度的差異而實現(xiàn)分離的一種單元操作。

溶質(zhì)

A：混合液中欲分離的組分

稀釋劑（原溶劑）B：

混合液中的溶劑

萃取劑S：

所選用的溶劑

2022/12/172、基本過程描述混合液A+B萃取劑(溶劑S)萃取相(S+A+B)萃余相(B+A+S)攪拌加料混合分相排除純化和回收2022/12/173、分離對象——液液混合物1）相對揮發(fā)度等于或者接近1(烷烴/芳烴)2）重組分含量少，輕組分含量多(水-HAc)(含酚廢水處理)3）混合液含熱敏性物質(zhì)（藥物）4、萃取操作的特點選擇適宜的溶劑是一個關(guān)鍵問題

兩個液相應具有一定的密度差

溶質(zhì)A與萃取劑S的沸點差大有利

2022/12/17二、液液萃取在工業(yè)上的應用

1、液液萃取在石油化工中的應用分離輕油裂解和鉑重整產(chǎn)生的芳烴和非芳烴混合物

用酯類溶劑萃取乙酸，用丙烷萃取潤滑油中的石蠟以HF-BF3作萃取劑，從C8餾分中分離二甲苯及其同分異構(gòu)體2、在生物化工和精細化工中的應用

以醋酸丁酯為溶劑萃取含青霉素的發(fā)酵液香料工業(yè)中用正丙醇從亞硫酸紙漿廢水中提取香蘭素食品工業(yè)中TBP從發(fā)酵液中萃取檸檬酸3、濕法冶金中的應用用溶劑LIX63-65等螯合萃取劑從銅的浸取液中提取銅2022/12/17三、液液萃取的基本流程

萃取單組分萃取

雙組分萃?。ɑ亓鬏腿。?/p>

單級萃取或并流接觸萃取多級錯流萃取

多級逆流萃取

連續(xù)逆流萃取

2022/12/17一、單級萃取的流程原料液F萃取劑S萃余相R萃取相E2022/12/17二、多級錯流接觸萃取的流程2022/12/17三、多級逆流萃取的流程2022/12/17四、連續(xù)逆流萃取的流程液液萃取相圖一、組成在三角形相圖上的表示方法二、液-液平衡關(guān)系在三角形相圖上的表示法三、萃取過程在三角形相圖上的表示四、萃取劑的選擇2022/12/17三元物系溶質(zhì)A可溶于稀釋劑B及萃取劑S中，但萃取劑S與稀釋劑B不互溶溶質(zhì)A可溶于稀釋劑B及萃取劑S中，稀釋劑B與萃取劑S也可部分互溶三元混合液中有兩對組分可部分互溶，即溶質(zhì)A與萃取劑S部分互溶，稀釋劑B與萃取劑S也部分互溶2022/12/17一、組成在三角形相圖上的表示方法

1、三元組成在三角形相圖中的表示法

三個頂點：純物質(zhì)三條邊上的點：二元混合物的組成ABS·HMDEGFKH點的組成為：

2022/12/17

三角形內(nèi)的任一點：一定組成三元混合物M點的組成為：直角三角形相圖M點的橫坐標表示萃取劑S的質(zhì)量百分數(shù)縱坐標表示溶質(zhì)A的質(zhì)量百分數(shù)

2022/12/172、杠桿法則

●三點共線M點：合點D、C：差點●D●C線段成比例

——萃取物料衡算的依據(jù)2022/12/17二、液-液平衡關(guān)系在三角形相圖上的表示法

1、溶解度曲線與聯(lián)結(jié)線（共軛線）

1）溶解度曲線

單相區(qū)兩相區(qū)FMRE共軛相：R相和E相聯(lián)結(jié)線（共軛線）：RE2022/12/172）溶解度曲線的實驗方法

R2E2M2R1E1M1R3E3M3J混溶點2022/12/172、輔助曲線和臨界混溶點

輔助線的作法

C1C2C3P輔助線的作用：求任一平衡液相的共軛相

REP點：臨界混熔點或褶點

2022/12/173、分配系數(shù)和分配曲線1）分配系數(shù)

分配系數(shù)表達了某一組分在兩個平衡液相中的分配關(guān)系。

kA值與聯(lián)結(jié)線的斜率有關(guān)。2022/12/17聯(lián)結(jié)線的斜率＞0

kA＞1，yA＞xA

聯(lián)結(jié)線的斜率為0

kA=1，yA=xA

聯(lián)結(jié)線的斜率＜0kA＜1，yA＜xA

kA值愈大，萃取分離的效果愈好。

2022/12/172）分配曲線——分配曲線的數(shù)學表達式

2022/12/174、溫度對相平衡關(guān)系的影響

物系的溫度升高，溶質(zhì)在溶劑中的溶解度加大溫度升高，分層區(qū)面積縮小

T1＜T2＜T3

2022/12/17三、萃取過程在三角形相圖上的表示

●FMRE2022/12/17四、萃取劑的選擇

1、萃取劑的選擇性和選擇性系數(shù)

1）萃取劑的選擇性

2022/12/17β=1，A、B兩組分用萃取分離不適宜；

β>1，萃取時組分A可以在萃取相中濃集，β越大，組分A與B萃取分離的效果越好。

2）選擇性系數(shù)和分配系數(shù)的關(guān)系

kA愈大，kB愈小，選擇性系數(shù)愈大選擇性系數(shù)表示萃取劑對組分A，B溶解能力差別的大小2、萃取劑S與稀釋劑B的互溶度

組分B與S的互溶度影響溶解度曲線的形狀和分層面積。2022/12/17

B、S互溶度小，分層區(qū)面積大，可能得到的萃取液的最高濃度ymax’較高。

B、S互溶度愈小，愈有利于萃取分離。

2022/12/173、萃取劑回收的難易

被分離體系相對揮發(fā)度α大，用蒸餾方法分離；如果α接近1，可用反萃取，結(jié)晶分離等方法。4、萃取劑的其它性質(zhì)

1）萃取劑的密度萃取劑與被分離混合物應有較大的密度差2）界面張力界面張力較大時，有利于分層；界面張力過大，難以使兩相混合良好；

2022/12/17界面張力較小時，兩相難以分離。首要考慮的還是滿足分層的要求。一般不選界面張力過小的萃取劑。3）粘度粘度小對萃取劑有利

5、一般工業(yè)要求化學穩(wěn)定性、不易聚合、分解，有阻垢的熱穩(wěn)定性，抗氧化的穩(wěn)定性，對設備的腐蝕性小，無毒，來源容易，價格便宜等

液液萃取的基本計算單級萃取的計算2022/12/17單級萃取的流程與計算

1、單級萃取的流程和計算原料液F萃取劑S萃余相R萃取相E1）萃取劑與稀釋劑部分互溶的體系

2022/12/17●F●REME’R’DG2022/12/172）萃取劑與稀釋劑不互溶的體系

萃取相中溶質(zhì)A的濃度

萃余相中溶質(zhì)A的濃度

2022/12/17當萃取劑為純?nèi)軇r，Y0=0

——單級萃取的操作線方程

XFE1X1Y12022/12/17二、多級錯流接觸萃取的流程與計算

1、多級錯流接觸萃取的流程

2022/12/172、多級錯流萃取的計算1）萃取劑和稀釋劑部分互溶的體系

M1R1E1M2R2E2M3E3R32022/12/172）萃取劑和稀釋劑不互溶的體系

對第一級：第2到N級

：——錯流萃取每一級的操作線方程

a）直角坐標圖解法2022/12/17OEY0XFV-B/S1E1X1Y1U-B/S2E2X2Y2-B/S32022/12/17b）解析法分配曲線：設：——萃取因子2022/12/17三、多級逆流萃取的流程與計算

1、多級逆流萃取的流程

2022/12/172、多級逆流萃取的計算1）萃取劑與稀釋劑部分互溶的體系

FRNME1△R1E2R2E32022/12/17對第一級作總物料衡算對第二級作總物料衡算依此類推，對第n級作總物料衡算2022/12/17——操作點

2）萃取劑與稀釋劑不互溶的體系a）直角坐標圖解法在第一級與第N級間作溶質(zhì)A的物料衡算

——逆流萃取的操作線方程

2022/12/17XYOEXFY1P1XNSE1P22022/12/17b）解析法3）多級逆流萃取的最小溶劑用量

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