第十二章液液萃取

目錄第十二章液液萃取

第一節(jié) 概述一、什么是液液萃取二、萃取流程三、萃取劑的選擇第二節(jié) 液液相平衡關(guān)系及相圖一、

三角形相圖及其應(yīng)用二、

萃取過程中的相平衡關(guān)系1化工原理》電子教案/目錄第三節(jié)分級萃取計算一、單級萃取的流程及計算習(xí)題課二、多級錯流萃取習(xí)題課三、多級逆流萃取習(xí)題課第四節(jié)萃取設(shè)備目錄第十二章小結(jié)2化工原理》電子教案/目錄第十二章液液萃取第一節(jié)概述一、什么是液液萃取利用液體混合物中各組分在外加溶劑中溶解度的差異而分離該混合物的操作，稱為~。外加溶劑稱為萃取劑。（液相）充分接觸相界面(extractphase)(raffinatephase)與吸收相似3第十二章液液萃取第一節(jié)概述二、萃取流程4第一節(jié)概述稀溶液：溶質(zhì)是易揮發(fā)組分溶質(zhì)是難揮發(fā)組分＝1或1的體系：熱敏性溶液：其他-----精餾或萃取-----萃取-----萃取或特殊精餾-----萃取-----精餾思考：精餾和萃取都是用來分離液相均相混合物的，什么場合用

精餾？什么場合用萃??？精餾----需汽化萃取----常溫操作5第一節(jié)概述三、萃取劑的選擇要求：

1、對溶質(zhì)溶解性大

2、選擇性好

3、B與S互溶度越小越好

4、萃取劑易于回收

5、萃取相與萃余相密度差異大返回目錄6第二節(jié) 液液相平衡關(guān)系及相圖一、

三角形相圖及其應(yīng)用液液萃取過程涉及三元體系的相平衡，此時用直角坐標(biāo)系就不方便了，因此要用到三角形相圖。常用的三角形相圖有如下幾種，原理均相同。7一、

三角形相圖及其應(yīng)用溶質(zhì)原溶劑萃取劑②每條邊代表二元溶液

①頂點代表純組分③相圖中的點代表三元溶液8一、

三角形相圖及其應(yīng)用杠桿三角形相圖的應(yīng)用：R

E

REF

M

杠桿原理：

M表示混合、分離等過程；查取濃度；9一、

三角形相圖及其應(yīng)用杠桿如何證明上述杠桿原理成立？物料衡算：----杠桿原理本質(zhì)上就是物料衡算關(guān)系差點和點差點10二、

萃取過程中的相平衡關(guān)系B多S少S多B少+A+A1、B與S部分互溶時相平衡關(guān)系包含：溶解度曲線共軛線MREM臨界混溶點(褶點)plaitpoint輔助線B、S部分互溶時共軛線（聯(lián)結(jié)線）

Tieline通常由實驗測定。下面，定性推出相平衡關(guān)系曲線的形狀。假設(shè)在B、S溶液中加入溶質(zhì)A，且加入A的量逐漸增大，則其過程可以表示如圖。兩相區(qū)均相區(qū)P111、B與S部分互溶時思考：1、加入溶質(zhì)A后，B、S互溶度如何變化？2、B、S互溶度變大，則兩相區(qū)范圍如何變化？3、溫度升高，對兩相區(qū)范圍有何影響？B、S互溶度變大B多S少S多B少+A+AMREM臨界混溶點(褶點)plaitpointB、S部分互溶時兩相區(qū)均相區(qū)P兩相區(qū)范圍變小互溶度增大，兩相區(qū)范圍變小121、B與S部分互溶時共軛線還有以下兩種情形：B、S部分互溶時13二、

萃取過程中的相平衡關(guān)系分配曲線相平衡關(guān)系曲線-----分配曲線

B、S部分互溶時對角線14二、

萃取過程中的相平衡關(guān)系2、B、S部分互溶A、S部分互溶時15二、

萃取過程中的相平衡關(guān)系思考：若B與S完全不互溶，則在三角形相圖中溶解度曲線如何畫？3、B、S完全不互溶B、S完全不互溶時二元溶液-----相平衡關(guān)系曲線一般用分配曲線表示xy16二、

萃取過程中的相平衡關(guān)系4、分配系數(shù)ki、選擇性系數(shù)------分配系數(shù)

distributioncoefficient------選擇性系數(shù)relativeselectivity相平衡關(guān)系除用圖形表示外，還可以用下式計算：17二、

萃取過程中的相平衡關(guān)系萃取要求：

1，

kA越大越好，kB越小越好。對照：意義相同返回目錄18第三節(jié)分級萃取計算本節(jié)要討論的19第三節(jié)分級萃取計算計算前提------理論級假定

離開的兩相Ri、Ei呈相平衡關(guān)系20一、單級萃取的流程及計算根據(jù)已知條件確定點F、S（或S0）、點R或R，通過相平衡關(guān)系作聯(lián)結(jié)線找到點E，再作圖得到和點M。然后，利用杠桿原理求各量。（一）B、S部分互溶時EMERFS0R---圖解法

21一、單級萃取的流程及計算最小溶劑用量和最大萃取液濃度最小萃取劑用量SminMMM0yAmax最大萃取液濃度思考：最大萃取劑用量如何確定？22一、單級萃取的流程及計算（二）B、S完全不互溶時---解析法

物料衡算：相平衡關(guān)系：解兩個未知數(shù)濃度用質(zhì)量比更方便23習(xí)題課

kA<1=0【例1】單級萃取采用純?nèi)軇┻M行單級萃取。已知料液組成xF=0.3（質(zhì)量分率，下同），選擇性系數(shù)為6，在萃余相中xA

/

xB＝0.25，kA<1，溶解度曲線如圖所示。試求：（1）萃取液量與萃余液量的比值；（2）溶劑比S/F是最小溶劑比(S/F)min多少倍？（用線段表

示）24習(xí)題課【解】（1）萃取液量與萃余液量的比值找到點F、E、R

，然后應(yīng)用杠桿原理求E、R的大小。ERkA<1圖解法：25習(xí)題課kA<1（2）溶劑比S/F是最小溶劑比（S/F）min多少倍？（用線段表示）圖解法：作業(yè)：26二、多級錯流萃取1、流程及特點

特點：①每一級均用新鮮萃取劑，故傳質(zhì)推動力較大；②萃取劑用量大，操作費用高。27二、多級錯流萃取2、計算-----求級數(shù)N28二、多級錯流萃取（1）當(dāng)B、S部分互溶時FM1R1E1----圖解法作圖步驟：①連點F、S，由F、S大小和杠桿原理定和點M1；②過M1作共軛線，定點R1、E1及其大小；29FM1R1E1M2R2E2③連點R1、S，由R1、S大小和杠桿原理定和點M2；④過M2作共軛線，定點R2、E2及其大??；⑤如此反復(fù)，直至xNxR

（指定）為止，共軛線的個數(shù)即為理論級數(shù)。30二、多級錯流萃取過點(Xi-1，0)，(Xi，Yi)過點(XF,0)，(X1,Y1)（2）當(dāng)B、S完全不互溶時----圖解法-----操作線方程：31習(xí)題課【例2】多級錯流萃取三級錯流萃取如圖所示。已知xF，各級分配系數(shù)kA為

1，各級的溶劑比：使用純?nèi)軇?，溶解度曲線如圖所示。試在相圖中表示三級錯流過程。作業(yè)：32三、多級逆流萃取特點：傳質(zhì)推動力較為均勻

1．

流程及特點33三、多級逆流萃取總物料衡算：

2、計算級數(shù)

（1）當(dāng)B、S部分互溶時

第1級：

第2級：

第N級：

xN----凈流量

342、計算級數(shù)（1）當(dāng)B、S部分互溶時

SE2E3R2R1E1FRN操作線xN---操作線方程

--凈流量

和點差點差點圖解法求級數(shù)N的作圖步驟：已知F、xF、xN、S、yS。352、計算級數(shù)圖解法求級數(shù)N的作圖步驟：

E1RNFM①確定點F、S、RN；②由F、S量的大小確定和點M，連結(jié)RN、M，并延長得點E1；S③連點F、E1

，RN、S，并延長得點；注意，可能在圖的右側(cè)，也可能

在左側(cè)，這與y1與xF的大小有關(guān)。R1E2④過E1作共軛線E1R1，連結(jié)R1，交溶解度曲線于點E2；⑤過E2作共軛線E2R2，連結(jié)R2，交溶解度曲線于點E3；如此反復(fù)，直至（指定）為止，共軛線的個數(shù)即為理論級數(shù)。R2---操作線方程

362、計算級數(shù)若操作線形式為

和點差點差點372、計算級數(shù)對指定的分離要求xN，S/F大小直接影響到的位置。

溶劑比S/F對多級逆流萃取的影響：

當(dāng)在右側(cè)時，S用量越小，越遠離S；當(dāng)在左側(cè)時，S用量越小，越靠近S。382、計算級數(shù)溶劑比S/F對多級逆流萃取的影響：

S用量越小，操作線斜率與聯(lián)結(jié)線斜率越接近，每個理論級的分離程度越小。（與精餾、吸收相似）

392、計算級數(shù)當(dāng)在左側(cè)時，延長所有的聯(lián)結(jié)線與RNS相交，得1、2

、3......，取最遠離S點的為min

。當(dāng)在右側(cè)時，延長所有的聯(lián)結(jié)線與SRN相交，得1、2

、3......，取最靠近S點的為min

。作圖法求402、計算級數(shù)解析法（逐級法）（2）當(dāng)B、S完全不互溶時對第i級~N級作物料衡算：-----操作線方程過點（XN，YS）（XF，Y1）41解析法（逐級法）-----操作線方程當(dāng)平衡線為時，純?nèi)軇┹腿?，可證明：------萃取因數(shù)對照：式（9-76），形式相同①②N42教材更正：

P171正數(shù)第二行：式（9-75）改為：式（9-76）43（2）當(dāng)B、S完全不互溶時44作圖法求級數(shù)N：（2）當(dāng)B、S完全不互溶時2、計算級數(shù)123445習(xí)題課【例3】在多級逆流接觸式萃取器中，每小時用40kg純?nèi)軇㏒對某A、B兩組分混合液進行萃取分離。在操作條件下，B與S完全不互溶，以質(zhì)量比表示的分配系數(shù)為1.5。已知稀釋劑B的流量為30kg/h，原料液中A的質(zhì)量比組成XF=0.3kgA/kgB，要求最終萃余相質(zhì)量比XN=0.05kgA/kgB。試求：完成分離任務(wù)所需的理論級數(shù)。46【解一】逐級計算【解二】47作業(yè)：返回目錄48第四節(jié)萃取設(shè)備液液傳質(zhì)的特點：

(1)液液兩相密度差異?。?/p>

(2)液體表面張力較大，液滴易于合并而難于破裂；靠自身的重力來分散液滴往往不夠，還常需外界提供能量以分散液滴，如加攪拌、振動脈沖等。