化工原理-37液液萃取和液固浸取概述PPT優(yōu)秀課件

1、1 第十章 液液萃取和液固浸取 通過本章學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握液液相平衡在三角形 相圖上的表示方法，能用三角形相圖對(duì)單級(jí)萃取過 程進(jìn)行分析和計(jì)算。了解多級(jí)萃取過程的流程與計(jì) 算方法；萃取設(shè)備的類型及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 學(xué)習(xí)目的 與要求 2 10.1液液萃取概述 10.1.1 萃取的原理與流程 第十章 液液萃取和液固浸取 3 一、萃取過程的原理 形成兩相體系的方法 引入一液相（萃取劑） 分離物系液體混合物 萃取原理 液體混合物 (A + B) 引入另一液相 （萃取劑S） 各組分在萃取劑 中溶解度不同 液相E(萃取相) (S + A+微量B) 液相R(萃余相) (B + 微量A、S) 示例用苯萃取分離醋酸和水混合物

2、 4 二、萃取操作流程 萃取操作示意圖 5 10.1.1 萃取的原理與流程 第十章 液液萃取和液固浸取 10.1.2 萃取的分類與應(yīng)用 10.1液液萃取概述 6 一、萃取過程的分類 按有無化學(xué)反應(yīng)分類 萃取 化學(xué)萃取 物理萃取 按萃取級(jí)數(shù)分類 多級(jí)逆流萃取 萃取 多級(jí)萃取 單級(jí)萃取 多級(jí)并流萃取 7 按萃取技術(shù)分類 雙溶劑萃取 單溶劑萃取 膜萃取 凝膠萃取 超臨界萃取 一、萃取過程的分類 萃取 反向膠團(tuán)萃取 按萃取組分?jǐn)?shù)目分類 萃取 多組分萃取 單組分萃取 8 二、萃取操作的應(yīng)用 萃取操作應(yīng)用場合 v 溶質(zhì)濃度很低 ,且為難揮發(fā)組分物系的分離 v 熱敏性物系的分離 v 相對(duì)揮發(fā)度 物系的分離1

3、 9 第十章 液液萃取和液固浸取 10.2 液液相平衡關(guān)系 10.2.1液液平衡相圖 10.1液液萃取概述 10 一、組成在三角形相圖上的表示方法 萃取為三元物 系的分離過程 溶質(zhì) A 原溶劑 B 萃取劑 S 三角形坐標(biāo)圖 等邊三角形坐標(biāo)圖 等腰三角形坐標(biāo)圖 非等腰三角形坐標(biāo)圖 組成在三角形坐標(biāo)圖上的表示方法 M 點(diǎn) 40. 0 A x 30. 0 B x 30. 0 S x D 點(diǎn) 40. 0 A x 60. 0 S x A BS DM 12 二、各組分量之間的關(guān)系杠桿規(guī)則 杠桿規(guī)則 M = B A M M M M A M M B O 和點(diǎn) A 差點(diǎn) B 差點(diǎn) MAMB M MA + MB

4、OA OB AB OB AB OA 杠桿規(guī)則的應(yīng)用 A BS M R E A x S x B x A y B y S y A z S z B z 液相 R r kg xA、xS、xB 液相 E e kg yA、yS、yB 液相 M m kg zA、zS、zB erm EM RM r e AA AA yz zx ER RM m e AA AA yx zx 14 三、液液平衡相圖(溶解度曲線) 根據(jù)萃取操作中各組分的互溶性，三元物系分 為以下情況，即 類物系 類物系 1. 溶解度曲線的兩種形式 A完全溶于B及S，B與S不互溶 A完全溶于B及S，B與S部分互溶 A完全溶于B，A與S部分互溶 B與S部

5、分互溶 溶解度曲線 (1)已知聯(lián)結(jié)線 共軛相 均相 區(qū) 兩相 區(qū) 溶解 度曲 線 臨界 混溶 點(diǎn) 聯(lián)結(jié) 線 溶解度曲線 (2)已知輔助曲線 輔助 曲線 溶解 度曲 線 兩種溶解度曲線的互換 由聯(lián)結(jié)線求輔助曲線 兩種溶解度曲線的互換 1 E 2 E 1 R 2 R 由輔助曲線求聯(lián)結(jié)線 19 2. 溫度對(duì)溶解度曲線的影響 溫度 T溶解度兩相區(qū) 不利于萃 取操作 三、液液平衡相圖(溶解度曲線) 20 第十章 液液萃取和液固浸取 10.2 液液相平衡關(guān)系 10.2.1液液平衡相圖 10.1液液萃取概述 10.2.2 液液平衡方程與分配曲線 21 一、以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示的平衡方程 氣液平衡方程 AAA xk

6、y 液液平衡方程 AAA xky 萃取相 中 溶質(zhì)分 數(shù) 萃余相 中 溶質(zhì)分 數(shù) 分 配 系 數(shù) A A A x y k B B B x y k 22 若 S與 B完全不互溶 萃取相中不含 B，S 的量不變 萃余相中不含 S ，B 的量不變 用質(zhì)量比 計(jì)算方便 液液平衡方程 AAA XKY 二、以質(zhì)量比表示的平衡方程 萃取相中溶 質(zhì)的質(zhì)量比 分 配 系 數(shù) 萃余相中溶 質(zhì)的質(zhì)量比 23 三、分配曲線 以xA為橫坐標(biāo)，yA為縱坐標(biāo)，在直角坐標(biāo)圖上， 每一對(duì)共軛相可得一個(gè)點(diǎn)，將這些點(diǎn)聯(lián)結(jié)起來，得 到曲線稱為分配曲線。 溶解度曲線分配曲線 24 分配曲線的作法 P P xy x y 25 第十章 液

7、液萃取和液固浸取 10.2 液液相平衡關(guān)系 10.2.1液液平衡相圖 10.1液液萃取概述 10.2.2 液液平衡方程與分配曲線 10.2.3 萃取劑的選擇 26 一、萃取劑的選擇性與選擇性系數(shù) 萃取劑的選擇性是指萃取劑 S對(duì)原料液中兩個(gè) 組分溶解能力的差異。 選擇性系數(shù) 萃余相中B的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 萃余相中A的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 萃取相中B的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 萃取相中A的質(zhì)量分?jǐn)?shù) B B A A B A B A x y x y x x y y 27 AAA xky 因?yàn)?所以 B B A y x k B A k k 萃取效果 萃取操作 1 B B y x 1 1 不能實(shí)現(xiàn)萃取分離 一、萃取劑的選擇性與選擇性系數(shù) 2

8、8 二、萃取劑的選擇 萃取劑選擇考慮的主要因素 v 選擇性系數(shù) v 原溶劑 B與萃取劑 S的互溶度 v 萃取劑回收的難易 v 萃取劑的其他物性 密度 表面張力 黏度 v 萃取劑的穩(wěn)定性、安全性、經(jīng)濟(jì)性 29 10.1 萃取過程概述 第十章 液液萃取和液固浸取 10.2 液液相平衡關(guān)系 10.3 液液萃取過程的計(jì)算 10.3.1 單級(jí)萃取的計(jì)算 30 一、B 與 S 部分互溶物系 已知：原料量 F 、原料組成 xF 溶劑組成 yS 規(guī)定：萃余相組成 xR 計(jì)算：萃取劑量 S 萃取相量 E 、組成 yE 萃余相量 R 萃取液量 、組成 萃余液量 、組成 E E y R x R 單級(jí)萃取圖解 xF

9、純?nèi)軇?F xR R E M yE E y R x E R 32 ERSFM MS MF FS= RE RM ME EMR ER FR FE EFR GS FG FSmin= HS FH FSmax= maxmin SSS 一、B 與 S 部分互溶物系 33 二、B 與 S不互溶物系 若 B與 S 完全不互溶 萃取相中不含 B，S 的量不變 萃余相中不含 S ，B 的量不變 用質(zhì)量比 計(jì)算方便 XF YE XR YS 原料液中組分A的質(zhì)量比，kgA / kgB 萃取相中組分A的質(zhì)量比，kgA / kgS 萃余相中組分A的質(zhì)量比，kgA / kgB 萃取劑中組分A的質(zhì)量比，kgA / kgS 3

10、4 對(duì)溶質(zhì) A質(zhì)量衡算 RESF BXSYSYBX+=+ )XX( S B YY FRSE = 操作線 方程 斜率 S B 過點(diǎn)),( SF YX 直角坐標(biāo)圖圖解法 B F X S S Y B R X R E S E Y 二、B 與 S不互溶物系 35 單級(jí)萃取圖解計(jì)算 斜率 B/S S Y E Y )1 ( RR XBBXBR)1 ( EE YSSYSE F X R X 【例10-1】一定溫度下測得的A、B、S三元物系 的平衡數(shù)據(jù)如本題附表所示。 （1）繪出溶解度曲線和輔助曲線； （2）查出臨界混溶點(diǎn)的組成； （3）求當(dāng)萃余相中 xA=20%時(shí)的分配系數(shù)kA 和 選擇性系數(shù) ； （4）在10

11、00kg含30%A的原料液中加入多少kg S 才能使混合液開始分層？ （5）對(duì)于第（4）項(xiàng)的原料液，欲得到含36%A 的萃取相E，試確定萃余相的組成及混合液 的總組成。 編號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 E 相 yA 0 7.9 15 21 26.2 30 33.8 36.5 39 42.5 44.5 45 43 41.6 yS 90 82 74.2 67.5 61.1 55.8 50.3 45.7 41.4 33.9 27.5 21.7 16.5 15 R 相 xA 0 2.5 5 7.5 10 12.5 15.0 17.5 20 25 30 35 40

12、 41.6 xS 5 5.05 5.1 5.2 5.4 5.6 5.9 6.2 6.6 7.5 8.9 10.5 13.5 15 例4-1 附表 A、B、S三元物系平衡數(shù)據(jù)（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）三元物系平衡數(shù)據(jù)（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） 解： （1）溶解度曲線和輔助曲線 由題給數(shù) 據(jù)，可繪出溶解度曲線LPJ，由相應(yīng) 的聯(lián)結(jié)線數(shù)據(jù)，可作出輔助曲線JCP， 如本題附圖所示。 (2) 臨界混溶點(diǎn)的組成 輔助曲線與溶 解度曲線的交點(diǎn)P即為臨界混溶點(diǎn)， 由附圖可讀出該點(diǎn)處的組成為 xA=41.6%,xB=43.4%,xS=15.0% (3)分配系數(shù)kA 和選擇性系數(shù) 根據(jù) 萃余相中xA =20%，在圖中定出R1點(diǎn)， 利用輔助曲線定出與之平衡的萃取 相E1點(diǎn)，由附圖讀出兩相的組成為 E相 yA=39.0%,yB=19.6% R相 xA=20.0%,xB=73.4% 由式10-4計(jì)算分配系數(shù)，即 及 由式4-6計(jì)算選擇性系數(shù)，即 （4）使混合液開始分層的溶劑用量 根據(jù) 原料液的組成在AB邊上確定點(diǎn)F，聯(lián)結(jié)點(diǎn) F、S，則當(dāng)向原料液加入S時(shí)，混合液的 組成點(diǎn)必位于直線FS上。當(dāng)S的加入量恰 好使混合液的組成落于溶解度曲線的H點(diǎn) 時(shí)，混合液即開始分層。分層時(shí)溶劑的用 量可由杠桿規(guī)則求得， 即 所以 40 (5) 兩相的組成及混合液的總組成 根據(jù)萃取相 中 yA=36%，在圖中定出E2點(diǎn)，由輔助曲線定出與