第八章萃取過(guò)程與設(shè)備課件

第八章萃取過(guò)程與設(shè)備第八章萃取過(guò)程與設(shè)備1一、萃取概述1、定義利用物質(zhì)溶解于某種液體的一種提取方法，將選定的溶劑加入到混合物中，因混合物中各組分在同種溶劑中溶解度的差異，可將所需的組分加以分離出來(lái)，這個(gè)操作過(guò)程叫萃取。2、分類液-固萃?。阂?液萃?。撼R界流體萃?。阂?、萃取概述23、特點(diǎn)①傳質(zhì)速度快，生產(chǎn)周期短，便于連續(xù)操作，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；②分離效率高，生產(chǎn)能力大；③能量消耗少，設(shè)備投資費(fèi)用不高；④采用多級(jí)萃取可使產(chǎn)品達(dá)到較高純度，便于下一步處理，減少后工序的設(shè)備和操作費(fèi)用3、特點(diǎn)3二、液—液萃取1、原理根據(jù)溶質(zhì)在互不相溶或部分互溶的兩種溶劑中溶解度不同，達(dá)到對(duì)混合物的分離。二、液—液萃取42、基本概念

料液：萃取劑：溶質(zhì)：稀釋劑：萃取相：萃余相：2、基本概念53、萃取步驟混合---得到乳濁液分離---得到萃取相，萃余相溶劑回收---分離萃取劑和溶質(zhì)4、萃取劑的選擇（1）溶劑的分配系數(shù)K=溶質(zhì)在萃取相中的濃度/溶質(zhì)在萃余相中的濃度

K越大溶質(zhì)在萃取相中的濃度越大，也就越容易被萃取（2）稀釋劑與萃取劑的互溶度選擇具有較小互溶度的萃取劑3、萃取步驟6（3）萃取劑回收的難易與經(jīng)濟(jì)性

考慮相對(duì)揮發(fā)度或汽化熱（4）萃取劑的其它物性①要求萃取劑與被分離混合物有較大的密度差②界面張力要適中③萃取劑的粘度低，有利于兩相的混合與分層④完全不和被處理的物料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)⑤具有化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，無(wú)毒或毒性小，價(jià)廉易得等

（3）萃取劑回收的難易與經(jīng)濟(jì)性75、液液萃取適用范圍（1）原料液中各組分間的沸點(diǎn)非常接近，采用蒸餾方法很不經(jīng)濟(jì)；（2）料液在蒸餾時(shí)形成恒沸物，用普通蒸餾方法不能達(dá)到所需的純度；（3）原料液中需分離的組分含量很低且為難揮發(fā)組分，若采用蒸餾方法須將大量稀釋劑汽化，能耗較大；（4）原料液中需分離的組分是熱敏性物質(zhì)，蒸餾時(shí)易于分解、聚合或發(fā)生其它變化。5、液液萃取適用范圍8三、液—液萃取流程與設(shè)備（一）萃取流程1、單級(jí)萃取將萃取劑加入原料液中只萃取一次的操作方式叫單級(jí)萃取特點(diǎn)：?jiǎn)渭?jí)萃取溶液達(dá)一次平衡，故分離程度不高，只適用于溶質(zhì)在萃取劑中的溶解度很大或溶質(zhì)萃取率要求不高的場(chǎng)合。2、多級(jí)萃?。涸辖?jīng)過(guò)多個(gè)串聯(lián)的萃取器，并在每個(gè)萃取器中進(jìn)行萃取操作，這種萃取方式叫多級(jí)萃取。三、液—液萃取流程與設(shè)備9（1）、多級(jí)錯(cuò)流萃取原料液依次通過(guò)各級(jí)，新鮮溶劑則分別加入各級(jí)混合器中，前級(jí)的萃余相為后級(jí)的原料，傳質(zhì)推動(dòng)力大特點(diǎn)：萃取率比較高，但萃取劑用量較大，溶劑回收處理量大，能耗較大。（1）、多級(jí)錯(cuò)流萃取10第八章萃取過(guò)程與設(shè)備課件11（2）、多級(jí)逆流萃取在第一級(jí)中加入料液，并逐漸向下一級(jí)移動(dòng)，而在最后一級(jí)中加入萃取劑，并逐漸向前一級(jí)移動(dòng)，料液移動(dòng)的方向和萃取劑移動(dòng)的方向相反。

萃取相Extract萃取劑Solvent料液Feed萃余相Raffinate123N（2）、多級(jí)逆流萃取萃取相萃取劑料液萃余相123N12特點(diǎn)：可用較少的萃取劑獲得比較高的萃取率，工業(yè)上廣泛采用。第八章萃取過(guò)程與設(shè)備課件13（二）萃取設(shè)備萃取操作的設(shè)備包括混合設(shè)備和分離設(shè)備兩類及兼有混合和分離兩種功能的設(shè)備。1、混合設(shè)備傳統(tǒng)的混合設(shè)備是攪拌罐，利用攪拌漿將料液和萃取劑相混和。其缺點(diǎn)為間歇操作，停留時(shí)間較長(zhǎng)，傳質(zhì)效率較低。較新的混合設(shè)備有下列三種。（二）萃取設(shè)備14（1）混合管一般為S形長(zhǎng)管，萃取劑和料液從一端導(dǎo)入，混合體系從另一段導(dǎo)出；管內(nèi)流體必須呈完全湍流狀態(tài)。萃取的效率比攪拌罐高，連續(xù)操作。（1）混合管15（2）噴嘴式混合器原理：利用工作流體在一定壓力下經(jīng)過(guò)噴嘴以高速度射出，當(dāng)流體流至噴嘴時(shí)速度增大，壓力降低產(chǎn)生真空，這樣就將第二種液體吸入達(dá)到混合目的。適用于兩液相易分散的情況優(yōu)點(diǎn)是體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。（2）噴嘴式混合器16（3）靜態(tài)混合器在混合管內(nèi)安裝正反螺旋相間隔的混合螺旋片元件，流體流動(dòng)時(shí)，由于螺旋片作用，流體時(shí)而左旋時(shí)而右旋，混合效果較好。適用于高黏度及黏度差較大的體系。（3）靜態(tài)混合器172、分離設(shè)備（1）管式離心機(jī)P115分離乳濁液的原理：轉(zhuǎn)鼓由轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，從下部進(jìn)入的乳濁液自下向上流動(dòng)過(guò)程中，由于密度的差異，沿軸形成內(nèi)外兩層，外層為重液，內(nèi)層為輕液，重液和輕液從頂部各自的溢流口排出（2）碟片式離心機(jī)P116工作原理：碟片上開有小孔，乳濁液通過(guò)小孔流到碟片的間隙。在離心力作用下，重液沿碟片斜面沉降，并向轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁移動(dòng)；輕液沿碟片向上移動(dòng)，輕液和重液匯集后由各自的排出口排出。2、分離設(shè)備183、離心萃取機(jī)（1）多級(jí)離心萃取機(jī)：如三級(jí)離心萃取器：有三級(jí)混合和分離裝置；每一級(jí)分三段，分別為混合、分離和引出區(qū)；萃取分離效果好；處理量較小重液：料液—萃余相輕液：萃取劑—萃取相3、離心萃取機(jī)19（2）連續(xù)逆流離心萃取機(jī)臥式離心萃取機(jī)：工作原理：萃取機(jī)中有一個(gè)可水平轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)鼓，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有許多層同心圓筒，每層筒面都均勻開有許多小孔；輕液由外層的同心圓筒進(jìn)入，重液由內(nèi)層的圓筒進(jìn)入，轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，使重液由里向外，輕液由外向里流動(dòng)，進(jìn)行連續(xù)的逆流接觸，最后由外層排出萃余相，由內(nèi)層排出萃取相（2）連續(xù)逆流離心萃取機(jī)20立式離心萃取機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理P115：

每個(gè)筒均在一端開孔，單數(shù)筒的孔在下端，雙數(shù)筒在上端；圓筒外壁焊有螺旋形的鋼帶，將筒與筒之間的環(huán)形空間分隔成螺旋形通道；在轉(zhuǎn)鼓的兩端各有輕重液的進(jìn)出口，重液進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓后，沿螺旋形通道由內(nèi)向外順次進(jìn)入各筒，最后由重液出口排出；輕液由主軸底部進(jìn)入后，從中心管流至轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，由外向內(nèi)沿螺旋通道依次流過(guò)各筒，最后經(jīng)出口排出。立式離心萃取機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理P115：21四、超臨界萃取1、臨界溫度Tc臨界壓力Pc2、超臨界流體（SCF）

超臨界流體是指超過(guò)臨界溫度與臨界壓力狀態(tài)的流體

超臨界流體是介于氣液之間的一種既非氣態(tài)又非液態(tài)的物態(tài)，這種物質(zhì)只能在其溫度和壓力超過(guò)臨界點(diǎn)時(shí)才能存在。PSCFGLST四、超臨界萃取PSCFGLST223、超臨界流體特質(zhì)①具有接近液體的密度和類似液體的溶解能力--萃取能力強(qiáng)②具有接近氣體的黏度和擴(kuò)散速度--傳質(zhì)性能好③在臨界點(diǎn)附近，壓力和溫度的微小變化可對(duì)溶劑的密度、擴(kuò)散系數(shù)、表面張力、黏度、溶解度等帶來(lái)明顯的變化。④超臨界狀態(tài)下的流體對(duì)溶質(zhì)的溶解度大大地增加了4、超臨界流體萃取基本思路：

利用超臨界流體特殊性質(zhì)，使之在高壓條件下與待分離的固體或液體混合物進(jìn)行接觸，萃取出目的產(chǎn)物，然后通過(guò)降壓或升溫的辦法降低超臨界流體密度，從而使萃取物得到分離3、超臨界流體特質(zhì)235、超臨界流體萃取工藝流程超臨界流體萃取過(guò)程基本上是由萃取階段與分離階段所組成的。5、超臨界流體萃取工藝流程24

分離方法基本上可分為下列三種：（1）等溫法：在一定溫度下，使超臨界流體和溶質(zhì)減壓，經(jīng)膨脹、分離，溶質(zhì)經(jīng)分離槽下部取出，超臨界流體經(jīng)壓縮機(jī)返回萃取槽循環(huán)使用。（2）等壓法：經(jīng)加熱、升溫使氣體和溶質(zhì)分離，從分離槽下部取出萃取物，超臨界流體經(jīng)冷卻、壓縮后返回萃取槽循環(huán)使用。（3）吸附法：在分離槽中，萃取相中的溶質(zhì)被吸附劑吸附，超臨界流體經(jīng)壓縮后返回萃取槽循環(huán)使用。分離方法基本上可分為下列三種：25第八章萃取過(guò)程與設(shè)備課件26

超臨界流體萃取法

液體溶劑萃取法可選擇萃取揮發(fā)性小的物質(zhì)，生成超臨界相在要分離的原料中加入溶劑形成二相萃取能力由T、P控制萃取能力由溫度及混合溶劑濃度控