其他分離技術(shù)課件

第四章其他分離技術(shù)一、液液萃取液液萃取作為分離和提取物質(zhì)的重要單元操作之一,在石油、化工、濕法冶金、原子能、醫(yī)藥、生物、新材料和環(huán)保領(lǐng)域中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。近20年來,液液萃取與超臨界流體技術(shù)、膠體化學(xué)、表面化學(xué)、膜分離、離子交換等技術(shù)相結(jié)合,產(chǎn)生了一系列新的萃取分離技術(shù),如超臨界萃取、反膠團(tuán)萃取、雙水相萃取等,從而使液液萃取技術(shù)不斷地向廣度與深度發(fā)展。第四章其他分離技術(shù)一、液液萃取11、萃取過程與萃取劑(1)、萃取過程液液萃取是利用溶液中溶質(zhì)組分在兩個(gè)液相間的不同分配關(guān)系,通過相間傳質(zhì)使組分從一個(gè)液相轉(zhuǎn)移到另一液相,達(dá)到分離的目的。萃取過程按有無化學(xué)反應(yīng)發(fā)生分為物理萃取和化學(xué)萃取。物理萃取在石油化工、抗生素及天然產(chǎn)物的提取中應(yīng)用比較廣泛?；瘜W(xué)萃取主要用于金屬的提取和分離。1、萃取過程與萃取劑2萃取過程機(jī)理主要有以下四種類型:①、簡單分子萃取簡單分子萃取是簡單的物理分配過程,被萃取組分以一種簡單分子的形式在兩相間物理分配。它在兩相中均以中性分子形式存在,溶劑與被萃取組分之間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。如腆單質(zhì)在水和四氯化碳間的分配。②、中性溶劑絡(luò)合萃取在這類萃取過程中,被萃取物是中性分子,萃取劑也是中性分子,萃取劑與被萃取物結(jié)合成為中性溶劑絡(luò)合物而進(jìn)入有機(jī)相。這類萃取體系主要采用中性磷化合物萃取劑和含氧有機(jī)萃取劑進(jìn)行的萃取過程。萃取過程機(jī)理主要有以下四種類型:3

③、酸性陽離子交換萃取這類萃取體系的萃取劑為一弱酸性有機(jī)酸或酸性螯合劑。金屬離子在水相中以陽離子或能解離為陽離子的絡(luò)離子的形式存在,金屬離子與萃取劑反應(yīng)生成中性整合物。由于酸性陽離子交換萃取過程具有高度的選擇性,所以在分離過程中應(yīng)用極為廣泛。這類萃取劑可分為3類,即酸性磷萃取劑、螯合萃取劑和羧酸類萃取劑。④、離子絡(luò)合萃取這類萃取的特點(diǎn)是被萃取物通常是金屬以絡(luò)合陰離子形式進(jìn)入有機(jī)相,即金屬離子在水相中形成絡(luò)合陰離子,萃取劑與氫離子結(jié)合成陽離子,然后兩者構(gòu)成離子締合體系進(jìn)入有機(jī)相;或金屬陽離子與中性螯合劑結(jié)合成螯合陽離子,然后與水相中存在的陰離子構(gòu)成離子締合體系而進(jìn)入有機(jī)相。③、酸性陽離子交換萃取這類萃取體系的萃4(2)、萃取流程實(shí)現(xiàn)組分分離的萃取操作過程由混合、分層、萃取相分離、萃余相分離等一系列步驟共同完成的,這些設(shè)備的合理組合就構(gòu)成了萃取操作流程。工業(yè)生產(chǎn)中常見的萃取流程有單級萃取和多級逆流萃取兩種。下面分別加以介紹。(2)、萃取流程5①單級萃取流程單級萃取是液-液萃取中最簡單的操作形式,一般用于間歇操作,也可以進(jìn)行連續(xù)操作,如圖所示。原料液F與萃取劑S一起加入混合器1內(nèi),并用攪拌器加以攪拌,使兩種液體充分混合,然后將混合液M引人分離器2,經(jīng)靜置后分層,萃取相E進(jìn)入分離器3,經(jīng)分離后獲得萃取劑S和萃取液E‘;萃余相進(jìn)入分離器4,經(jīng)分離后獲得萃取劑S和萃余液R’,分離器3和分離器4的萃取劑S循環(huán)使用。單級萃取操作不能對原料液進(jìn)行較完全的分離,萃取液E'濃度不高,萃余液R'中仍含有較多的溶質(zhì)A,流程簡單,操作可以間歇也可以連續(xù),在化工生產(chǎn)中仍廣泛采用,特別是當(dāng)萃取劑分離能力大,分離效果好,或工藝對分離要求不高時(shí),采用此種流程更為合適。

①單級萃取流程6其他分離技術(shù)課件7②多級逆流萃取流程下圖為多級逆流萃取流程。原料液F從第1級加人,依次經(jīng)過各級萃取,成為各級的萃余相,其溶質(zhì)A含量逐級下降,最后從第N級流出;萃取劑則從第N級加入,依次通過各級與萃余相逆向接觸,進(jìn)行多次萃取,其溶質(zhì)含量逐級提高,最后從第1級流出。最終的萃取相E1送至溶劑回收裝置I中分離出E′和S,S循環(huán)使用;最終的萃余相RN送至溶劑回收裝置E中分離出R‘和S,S循環(huán)使用。②多級逆流萃取流程8多級逆流萃取可獲得含溶質(zhì)A濃度很高的萃取液和含溶質(zhì)濃度很低的萃余液,而且萃取劑的用量少,因而在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。特別是以原料液中兩組分為過程產(chǎn)品,且工藝要求將混合液進(jìn)行徹底分離時(shí),采用多級逆流萃取更為合適。多級逆流萃取可獲得含溶質(zhì)A濃度很高的萃取液和9(3)、萃取劑萃取劑通常是有機(jī)試劑,其種類繁多,而且不斷推出新品種。用作萃取劑的有機(jī)試劑必須具備兩個(gè)條件：①萃取劑分子至少有一個(gè)萃取功能基,通過它與被萃取物結(jié)合形成萃合物。常見的萃取功能基是O、N、P、S等原子。以氧原子為功能基的萃取劑最多。②萃取劑分子中必須有相當(dāng)長的鏈烴或芳烴,其目的是使萃取劑及萃合物易溶于有機(jī)溶劑,而難溶于水相。萃取劑的碳鏈增長,油溶性增大,與被萃取物形成難溶于水而易溶于有機(jī)溶劑的萃合物。但如果碳鏈過長、碳原子數(shù)過多、分子量太大,則也不宜用作萃取劑,這是因?yàn)樗鼈冋扯忍蠡蚩赡苁枪腆w,使用不便,同時(shí)萃取容量降低。因此,一般萃取劑的分子量介于350~500之間為宜。(3)、萃取劑10工業(yè)上選擇一種較為理想的萃取劑,除具備上述兩個(gè)必要條件外,還應(yīng)該滿足以下要求：選擇性好、萃取容量大、化學(xué)和輻射穩(wěn)定性強(qiáng)、易與原料液分層、易于反萃取或分離以及操作安全和經(jīng)濟(jì)性好、環(huán)境友好等。萃取劑大致可以分為以下4類：

①中性絡(luò)合萃取劑,如醇、酮、醚、酯、醛及烴類;

②酸性萃取劑,如羧酸、磺酸、酸性磷酸酯等;

③螯合萃取劑,如羥肟類化合物;

④離子對(胺類)萃取劑,主要是叔胺和季銨鹽。工業(yè)上選擇一種較為理想的萃取劑,除具備上述兩11(4)、萃取過程特點(diǎn)萃取和蒸餾都是分離均相液體混合物的單元操作。但萃取操作要比蒸餾操作復(fù)雜得多。萃取操作費(fèi)用包括：①萃取設(shè)備及萃取劑回收設(shè)備的建造費(fèi)和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用;②萃取相和萃余相脫除萃取劑消耗的熱能費(fèi)用;③萃取劑的消耗費(fèi)用。因此,大多數(shù)情況下萃取沒有蒸餾操作經(jīng)濟(jì),有時(shí)萃取劑脫除不完全而導(dǎo)致產(chǎn)品成分增加,使萃取操作的應(yīng)用受到較大限制。通常,能用蒸餾方法分離效果較好時(shí),將不會(huì)應(yīng)用萃取操作,但是萃取操作在某些場合將比蒸餾操作更為經(jīng)濟(jì)合理。(4)、萃取過程特點(diǎn)12①溶液中各組分的熔點(diǎn)或沸點(diǎn)非常接近或某些組分形成共沸物,用精餾法難以或不能分離;②溶液中含有少量高沸點(diǎn)組分,其氣化潛熱較大,用精餾法能耗太高;③溶液中含有熱敏性組分,用精餾法容易引起分解、聚合或發(fā)生其他化學(xué)變化;④溶液濃度低且含有有價(jià)值組分;⑤溶液中含有溶解或絡(luò)合的無機(jī)物;⑥溶液中含有極難分離的金屬,如稀土金屬等。①溶液中各組分的熔點(diǎn)或沸點(diǎn)非常接近或某些組132、三角相圖的應(yīng)用及萃取過程的計(jì)算(1)、互溶度的影響根據(jù)萃取操作時(shí)混合液中A、B、S三組分互溶度的不同而將三元混合液分為三種：①、溶質(zhì)A可完全溶于B及S,但B與S不互溶;②、溶質(zhì)A可完全溶于B及S,但B與S部分互溶;③、溶質(zhì)A可完全溶于B,但A與S及B與S為部分互溶。其中,第1種物系少見,第2種物系為常見,第3種情況應(yīng)盡量避免。下面以第2種物系為例進(jìn)行討論。2、三角相圖的應(yīng)用及萃取過程的計(jì)算14我們知道,在三角相圖中溶解度曲線將三角相圖分為兩個(gè)區(qū)域,即兩相區(qū)和均相區(qū)。萃取操作應(yīng)在兩相區(qū)內(nèi)進(jìn)行。三元混合液組成點(diǎn)M落在兩相區(qū)內(nèi),使之充分混合接觸后靜置,可得到互成平衡的共軛相,即萃取相E和萃余相R。若將E相脫除萃取劑S,則得到萃取液(A+B),根據(jù)杠桿規(guī)則,萃取液組成點(diǎn)應(yīng)為SE延長線與AB邊的交點(diǎn)E′，從S點(diǎn)作溶解度曲線的切線,且與AB邊交于Emax′點(diǎn),顯然,此點(diǎn)即為在一定操作條件下可能獲得的含A組分濃度最高的萃取液組成,用ymax′表示,是此萃取過程中萃取液所含組分A可能達(dá)到的極限濃度。我們知道,在三角相圖中溶解度曲線將三角相圖分15在相同溫度下,同一種二元原料液分別與萃取能力不同的萃取劑S1和S2構(gòu)成三元化合物系。萃取劑S1與組分B有較小的互溶度,其兩相區(qū)面積較大,萃取液最高組成也較大,見圖(a);萃取劑S2與組分B的互溶度較大其兩相區(qū)的面積較小,萃取液最高組成也較小,見圖(b)?？梢?選擇與組分B有較小互溶度的萃取劑S1比S2更有利于溶質(zhì)A的分離。在相同溫度下,同一種二元原料液分別與萃取能力16(2)、萃取過程的表示萃取過程可以在三角相圖上非常直觀地表達(dá)出來。如圖所示,當(dāng)進(jìn)行萃取操作時(shí),原料液F為(A+B)二元混合液,其組成點(diǎn)必在AB邊上。向原料液F中加入純?nèi)軇㏒后,得到三元混合物(A+B+S)混合液組成點(diǎn)M必在FS直線上且在兩相區(qū)內(nèi),S與F的數(shù)量關(guān)系依據(jù)杠桿規(guī)則表示為：(2)、萃取過程的表示17F與S充分混合后,將分為萃取相E和萃余相R,兩相達(dá)到平衡后,兩相組成可分別用溶解度曲線上的點(diǎn)E和R表示，E、M、R三點(diǎn)在同一直線上,E與R的數(shù)量關(guān)系依據(jù)杠桿規(guī)則表示為：在分離器內(nèi)將萃取相E和萃余相R分開,萃取相E在完全脫除萃取劑S后可得到萃取液E′,其組成點(diǎn)E′應(yīng)為SE的延長線與AB邊的交點(diǎn)；同樣,萃余相R在完全脫除萃取劑S后可得到萃余液R',其組成點(diǎn)R'應(yīng)為SR的延長線與AB邊的交點(diǎn)。F與S充分混合后,將分為萃取相E和萃余相R,18由圖中可以看出,萃取液E'中溶質(zhì)A的含量比原料液F中A組分含量高,萃余液R'中原溶劑B的含量比原料液F中原溶劑B的含量高,從而達(dá)到了原料液中A、B組分的部分分離的效果。E'和R'的數(shù)量關(guān)系依據(jù)杠桿規(guī)則表示為:

若從點(diǎn)S作溶解度曲線的切線,切點(diǎn)為Emax,此切線與AB邊相交于Emax′,此點(diǎn)即為在一定操作條件下可能獲得的含組分A的濃度最高的萃取液的組成點(diǎn)。由圖中可以看出,萃取液E'中溶質(zhì)A的含量比原料19(3)、分層的選擇在萃取操作時(shí),向混合液F中加入萃取劑S構(gòu)成三元混合物M,原料液的組成點(diǎn)F應(yīng)在三角相圖的AB邊上,三元混合液的組成點(diǎn)M應(yīng)在直線SF上,點(diǎn)M的位置由杠桿規(guī)則確定,即：因此,原料液量一定時(shí),萃取劑S的加入量會(huì)影響點(diǎn)M的位置。如圖所示,增大S量,點(diǎn)M沿直線SF向S點(diǎn)移動(dòng),當(dāng)S的加入量恰好使點(diǎn)S落于溶解度曲線上時(shí)(即G點(diǎn)),混合液開始分層,出現(xiàn)兩相,可以進(jìn)行分離;若S的加入量逐漸增加,點(diǎn)M沿SF線向S點(diǎn)靠近,當(dāng)點(diǎn)M落于溶解度曲線上時(shí)(即H點(diǎn)),混合液又變?yōu)橐幌?不能起到分離作用。(3)、分層的選擇20可見,原料液量一定時(shí)存在兩個(gè)極限萃取劑用量,分別表示能進(jìn)行萃取分離的萃取劑的最大用Smax量和最小用量Smin?？捎筛軛U規(guī)則計(jì)算,即：只有萃取劑用量介于二者之間,即Smin<S<Smax，三元混合液才能分層,出現(xiàn)兩相而達(dá)到分離的目的?？梢?原料液量一定時(shí)存在兩個(gè)極限萃取劑用量,21【例】一定溫度下測得A、B、S三元物系兩液相的平衡數(shù)據(jù),如表所示。欲分離含A30%的(A+B)混合液1000kg。試求:(1)、繪出溶解度曲線和輔助曲線(混合液中互成平衡的兩相在溶解度曲線上的位置點(diǎn)E、R,過點(diǎn)E做垂直線,過點(diǎn)R做水平線,兩線交點(diǎn)即為輔助曲線上的點(diǎn),此一系列的交點(diǎn)的連線稱為輔助曲線);(2)、若使混合液開始分層,應(yīng)向原料液中加入多少千克萃取劑;(3)、若欲得到含A36%的萃取相E,則萃余相R的組成和三元混合物M的總組成為多少?(4)、將萃取相E和萃余相R分離后,分別脫除萃取劑,得到的萃取液和萃余液的組成為多少?可能獲得的萃取液最高組成又為多少?【例】一定溫度下測得A、B、S三元物系兩液相的平衡數(shù)據(jù),如表22解：(1)繪制溶解度曲線和輔助曲線由題給數(shù)據(jù)可做出溶解度曲線LPJ,由相應(yīng)的連接線數(shù)據(jù)可做出輔助曲線JCP,如圖所示。

(2)混合液開始分層的萃取劑用量根據(jù)原料液的組成在AB邊上確定點(diǎn)F,連結(jié)點(diǎn)F、S,則當(dāng)向原料液加入S時(shí),三元混合物的組成點(diǎn)必位于直線FS上。解：(1)繪制溶解度曲線和輔助曲線23當(dāng)S的加入量恰好使混合物的組成點(diǎn)落于溶解度曲線H點(diǎn)時(shí),混合物開始分層。分層時(shí)萃取劑的用量可由下式求得,即：

(3)萃余相R的組成和三元混合物M的總組成根據(jù)萃取相的組成yA=36%，在圖中定出點(diǎn)E2，由輔助曲線定出與之相平衡的點(diǎn)R2,由圖讀得萃余相的組成為:xA=17.0%，xB=77.0%，xS=6.0%。R2E2線與FS線的交點(diǎn)M即為三元混合液的組成點(diǎn),由圖讀得其組成為：xA=23.5%，xB=55.5%，xS=21.0%。當(dāng)S的加入量恰好使混合物的組成點(diǎn)落于溶解度曲24(4)萃取液、萃余液和最高萃取液的組成連接點(diǎn)S、E2,并將其延長與AB邊交于點(diǎn)E‘,即為脫溶劑S的萃取液的組成點(diǎn),由圖讀得萃取液的組成為：yA=66%。連接點(diǎn)S、R并將其延長與AB邊交于R’,即為萃余液的組成點(diǎn),由圖讀得萃取液的組成為：yA=18%。由S點(diǎn)做平衡曲線的切線,與AB邊交于Emax′,即為在此操作條件下可能獲得的萃取液的最高組成,由圖讀得：ymax=77%。(4)萃取液、萃余液和最高萃取液的組成25習(xí)題習(xí)題263、萃取設(shè)備(1)、萃取設(shè)備主要類型液-液萃取操作是兩液相間的傳質(zhì)過程。實(shí)現(xiàn)萃取操作的設(shè)備應(yīng)具有以下兩個(gè)基本要求:①必須使兩相充分接觸并伴有較高的湍動(dòng);②兩相充分接觸后,再使兩相達(dá)到較完善的分離。目前,工業(yè)上使用的萃取設(shè)備的類型很多,分類的方法也可以根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)。如：按兩液相接觸方式分有級式接觸和連續(xù)式接觸;按設(shè)備構(gòu)造特點(diǎn)和形狀分有組件式和塔式;按是否從外界輸入機(jī)械能以及外加能量的形式又分為許多種。常見設(shè)備分類情況見下表。3、萃取設(shè)備27其他分離技術(shù)課件28下面將介紹幾種主要類型的萃取設(shè)備。①、混合澄清器混合澄清器是最早使用,而且目前仍廣泛應(yīng)用的一種組件式分級萃取設(shè)備。它由混合器和澄清器兩部分組成。典型的單級混合澄清器如圖7-8(a)所示,混合器中裝有攪拌裝置以使其中一相形成液滴分散于另一相,增大相際傳質(zhì)面積,并提高傳質(zhì)效果。在混合器內(nèi)停留一定時(shí)間后,流入澄清器。兩液相的混合物在此靠重力分為輕、重兩液層,形成萃取相和萃余相并分別流出。圖中(b)為將混合器與澄清器組裝于同一容器內(nèi)的混合澄清器。下面將介紹幾種主要類型的萃取設(shè)備。29其他分離技術(shù)課件30混合澄清器可以單級使用,也可以多個(gè)混合澄清器串聯(lián)操作。這類設(shè)備的主要優(yōu)點(diǎn)是：①由于有機(jī)械攪拌的作用,液體湍動(dòng)程度增加,傳質(zhì)效率高,單級效率高于80%；②兩相流量比可在大范圍內(nèi)改變,可適應(yīng)各種生產(chǎn)規(guī)模,也能處理含少量懸浮固體的物料；③結(jié)構(gòu)簡單,放大設(shè)計(jì)和經(jīng)常操作都相當(dāng)可靠；④易實(shí)現(xiàn)多級連續(xù)操作,便于調(diào)整級數(shù)。其主要缺點(diǎn)是：水平排列的多級混合澄清器占地面積大;每一級均設(shè)有攪拌裝置,級間流體流動(dòng)需要用泵輸送,因而設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用較高;設(shè)備內(nèi)的存液量大,使萃取劑及有關(guān)的投資大?；旌铣吻迤骺梢詥渭壥褂?也可以多個(gè)混合澄清器31②、萃取塔為了獲得良好的傳質(zhì)效果以及兩相較完善的分離,萃取塔應(yīng)包括以下兩部分：A、萃取塔應(yīng)具有液體分散裝置,以提供兩相間較好的混合條件,為此塔內(nèi)設(shè)有噴嘴或篩板孔,或填料,或機(jī)械攪拌裝置;B、塔頂、塔底均應(yīng)有足夠的分離空間,以便兩相很好地分層。下面介紹幾種工業(yè)上常用的萃取塔。②、萃取塔32

A、噴灑塔一種最簡單的萃取塔,如圖7-9所示。圖(a)是重液為分散相,經(jīng)塔頂?shù)姆稚⒀b置分散成液滴進(jìn)入萃取塔,輕液作為連續(xù)相從塔底加入,在密度差的作用下兩相呈逆流流動(dòng),并充分接觸進(jìn)行傳質(zhì)。圖(b)是以輕液為分散相,經(jīng)塔底的分散裝置分散成液滴進(jìn)入萃取塔,重液作為連續(xù)相從塔頂加入,在密度差的作用下兩相呈逆流流動(dòng),并充分接觸進(jìn)行傳質(zhì)。塔體上下兩端各有一個(gè)分離段,可分別形成輕液層、重液層排出裝置。噴灑塔的優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡單,塔體內(nèi)除液體分布裝置外無其他內(nèi)部構(gòu)件。缺點(diǎn)是傳質(zhì)效果差,只適用于容易萃取的物系或工藝對分離要求不高的場合。A、噴灑塔33其他分離技術(shù)課件34

B、填料萃取塔填料萃取塔的結(jié)構(gòu)與氣液傳質(zhì)所用的填料塔基本相同,如圖所示。塔內(nèi)裝有適宜的填料,重液為連續(xù)相由頂部進(jìn)入,充滿整個(gè)塔中,輕液為分散相從底部進(jìn)入,經(jīng)分布裝置分散成液滴進(jìn)入填料層,依靠兩相的密度在填料表面發(fā)生相對運(yùn)動(dòng),兩相密切接觸進(jìn)行傳質(zhì)。

B、填料萃取塔35塔內(nèi)填料層的作用是使分散相液滴不斷破碎和再生,使液滴表面不斷更新;減少連續(xù)相的縱向混合。常用的填料有拉西環(huán)和弧鞍。填料萃取塔的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單,操作方便,特別適用于處理腐蝕性料液。缺點(diǎn)是：傳質(zhì)效率低,不適合處理有固體懸浮物的料液。塔內(nèi)填料層的作用是使分散相液滴不斷破碎和再生36C、篩板萃取塔篩板萃取塔結(jié)構(gòu)與氣液傳質(zhì)設(shè)備中的篩板塔類似,如圖所示。重液從塔頂加入,作為連續(xù)相沿每塊塔板橫向流動(dòng),由降液管流至下層塔板。輕液作為分散相自下而上通過篩孔被分散成液滴穿過各層塔板,與塔板上橫向流動(dòng)的重液錯(cuò)流接觸而實(shí)現(xiàn)傳質(zhì)。液滴穿過連續(xù)相后,在每層塔板的上層空間形成一輕液層,該輕液層在兩相密度差的作用下,經(jīng)上層篩板再次被分散成液滴而浮升。篩板萃取塔由于塔板的存在,抑制了塔內(nèi)的軸向返混。同時(shí)由于塔內(nèi)分散相的多次分散和凝聚,使液滴表面不斷更新,傳質(zhì)效率較高。而且篩板萃取塔的結(jié)構(gòu)簡單,造價(jià)低,生產(chǎn)能力大,工業(yè)上應(yīng)用較廣。C、篩板萃取塔37

D、脈沖篩板塔脈沖篩板塔亦稱液體脈動(dòng)篩板塔,是指在塔的底部設(shè)置脈動(dòng)發(fā)生器,以脈沖的形式向萃取塔輸入機(jī)械能,使液體在塔內(nèi)產(chǎn)生脈沖運(yùn)動(dòng)。其結(jié)構(gòu)與氣液傳質(zhì)過程中無降液管的篩板塔類似。如圖所示為常見的脈沖萃取塔,塔的兩端直徑較大的部分分別為上澄清段、下澄清段。中間部分裝有若干層具有小孔的篩板,板間距較小,一般為50mm。操作時(shí),由脈沖發(fā)生器提供的脈沖使塔內(nèi)液體上下往復(fù)運(yùn)動(dòng),迫使液體經(jīng)過篩板上的小孔,使分散相破碎成較小的液滴分布在連續(xù)相中,并形成強(qiáng)烈的湍動(dòng),促使傳質(zhì)過程的進(jìn)行。D、脈沖篩板塔38實(shí)踐表明,萃取效率受脈沖頻率影響較大,受振幅影響較小,一般認(rèn)為頻率較高、振幅較小的萃取效果好。若脈沖過于激烈,將導(dǎo)致嚴(yán)重軸向返混,傳質(zhì)效率反而下降。工業(yè)生產(chǎn)中推薦使用的脈沖頻率為30~200min-1,振幅為9~50mm。另外,前面述及的填料萃取塔也可以在塔底安裝脈沖發(fā)生器,但應(yīng)當(dāng)注意的是：亂堆填料會(huì)在脈沖的長期作用下發(fā)生有序性的重排,從而導(dǎo)致溝流,故要求脈沖填料塔內(nèi)應(yīng)設(shè)置適當(dāng)?shù)膬?nèi)部液體再分配器(類似填料塔的液體再分布器)。脈沖篩板塔的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單,而且由于液體的脈動(dòng),提高傳質(zhì)效率。缺點(diǎn)是：塔的生產(chǎn)能力一般有所下降。因?yàn)樵谟幸后w脈動(dòng)的塔中,液體的流速要比無脈動(dòng)塔降低一些,否則一相可能被另一相夾帶出去。實(shí)踐表明,萃取效率受脈沖頻率影響較大,受振幅39

E、往復(fù)篩板塔往復(fù)篩板塔又稱振動(dòng)篩板塔,如圖所示。將若干層篩板按一定間距固定在中心軸上,塔板不與塔體相連且保持一定的間隙。中心軸由塔頂?shù)那B桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng),塔板隨中心軸在塔內(nèi)作垂直的上下運(yùn)動(dòng),往復(fù)振幅一般為3~50mm,頻率可達(dá)100min-1。往復(fù)篩板的孔徑一般為7~16mm。當(dāng)篩板向上運(yùn)動(dòng)時(shí),篩板上側(cè)的液體經(jīng)篩孔向下噴射;當(dāng)篩板向下運(yùn)動(dòng)時(shí)篩板下側(cè)的液體經(jīng)篩孔向上噴射。為防止液體沿篩板與塔壁間的間隙短路流過,應(yīng)每隔幾塊篩板設(shè)置一塊環(huán)形擋板,振動(dòng)篩板塔可較大幅度地增加相際接觸面積和提高液體的湍動(dòng)程度,傳質(zhì)效率高,操作方便,是一種性能較好的萃取設(shè)備。但由于機(jī)械方面的原因,這種塔的直徑還不能太大,目前還不能適應(yīng)大型生產(chǎn)的需要。E、往復(fù)篩板塔40

F、轉(zhuǎn)盤萃取塔轉(zhuǎn)盤萃取塔的結(jié)構(gòu)如圖所示。在塔體內(nèi)壁按一定間距設(shè)置若干個(gè)固定環(huán)形擋板,稱為固定環(huán),固定環(huán)將塔內(nèi)分割成若干個(gè)小空間。兩固定環(huán)之間均有一直徑小于固定環(huán)內(nèi)徑的圓形轉(zhuǎn)盤。轉(zhuǎn)盤按同樣間距固定在中心軸上。中心軸用塔頂?shù)碾姍C(jī)驅(qū)動(dòng)。操作時(shí),轉(zhuǎn)盤隨中心軸旋轉(zhuǎn),相當(dāng)于一個(gè)攪拌器,將分散相破裂成許多細(xì)小的液滴,在液相中產(chǎn)生強(qiáng)烈的渦漩運(yùn)動(dòng),從而增大了相際接觸面積。同時(shí),轉(zhuǎn)盤塔的傳質(zhì)效率較高。塔內(nèi)兩相在垂直方向上的流動(dòng)依靠密度差作為推動(dòng)力,在塔的上下兩端分別設(shè)有輕相和重相的分層區(qū),所以轉(zhuǎn)盤塔在本質(zhì)上仍屬于微分接觸式萃取設(shè)備。F、轉(zhuǎn)盤萃取塔41第四章其他分離技術(shù)一、液液萃取液液萃取作為分離和提取物質(zhì)的重要單元操作之一,在石油、化工、濕法冶金、原子能、醫(yī)藥、生物、新材料和環(huán)保領(lǐng)域中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。近20年來,液液萃取與超臨界流體技術(shù)、膠體化學(xué)、表面化學(xué)、膜分離、離子交換等技術(shù)相結(jié)合,產(chǎn)生了一系列新的萃取分離技術(shù),如超臨界萃取、反膠團(tuán)萃取、雙水相萃取等,從而使液液萃取技術(shù)不斷地向廣度與深度發(fā)展。第四章其他分離技術(shù)一、液液萃取421、萃取過程與萃取劑(1)、萃取過程液液萃取是利用溶液中溶質(zhì)組分在兩個(gè)液相間的不同分配關(guān)系,通過相間傳質(zhì)使組分從一個(gè)液相轉(zhuǎn)移到另一液相,達(dá)到分離的目的。萃取過程按有無化學(xué)反應(yīng)發(fā)生分為物理萃取和化學(xué)萃取。物理萃取在石油化工、抗生素及天然產(chǎn)物的提取中應(yīng)用比較廣泛?；瘜W(xué)萃取主要用于金屬的提取和分離。1、萃取過程與萃取劑43萃取過程機(jī)理主要有以下四種類型:①、簡單分子萃取簡單分子萃取是簡單的物理分配過程,被萃取組分以一種簡單分子的形式在兩相間物理分配。它在兩相中均以中性分子形式存在,溶劑與被萃取組分之間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。如腆單質(zhì)在水和四氯化碳間的分配。②、中性溶劑絡(luò)合萃取在這類萃取過程中,被萃取物是中性分子,萃取劑也是中性分子,萃取劑與被萃取物結(jié)合成為中性溶劑絡(luò)合物而進(jìn)入有機(jī)相。這類萃取體系主要采用中性磷化合物萃取劑和含氧有機(jī)萃取劑進(jìn)行的萃取過程。萃取過程機(jī)理主要有以下四種類型:44

③、酸性陽離子交換萃取這類萃取體系的萃取劑為一弱酸性有機(jī)酸或酸性螯合劑。金屬離子在水相中以陽離子或能解離為陽離子的絡(luò)離子的形式存在,金屬離子與萃取劑反應(yīng)生成中性整合物。由于酸性陽離子交換萃取過程具有高度的選擇性,所以在分離過程中應(yīng)用極為廣泛。這類萃取劑可分為3類,即酸性磷萃取劑、螯合萃取劑和羧酸類萃取劑。④、離子絡(luò)合萃取這類萃取的特點(diǎn)是被萃取物通常是金屬以絡(luò)合陰離子形式進(jìn)入有機(jī)相,即金屬離子在水相中形成絡(luò)合陰離子,萃取劑與氫離子結(jié)合成陽離子,然后兩者構(gòu)成離子締合體系進(jìn)入有機(jī)相;或金屬陽離子與中性螯合劑結(jié)合成螯合陽離子,然后與水相中存在的陰離子構(gòu)成離子締合體系而進(jìn)入有機(jī)相。③、酸性陽離子交換萃取這類萃取體系的萃45(2)、萃取流程實(shí)現(xiàn)組分分離的萃取操作過程由混合、分層、萃取相分離、萃余相分離等一系列步驟共同完成的,這些設(shè)備的合理組合就構(gòu)成了萃取操作流程。工業(yè)生產(chǎn)中常見的萃取流程有單級萃取和多級逆流萃取兩種。下面分別加以介紹。(2)、萃取流程46①單級萃取流程單級萃取是液-液萃取中最簡單的操作形式,一般用于間歇操作,也可以進(jìn)行連續(xù)操作,如圖所示。原料液F與萃取劑S一起加入混合器1內(nèi),并用攪拌器加以攪拌,使兩種液體充分混合,然后將混合液M引人分離器2,經(jīng)靜置后分層,萃取相E進(jìn)入分離器3,經(jīng)分離后獲得萃取劑S和萃取液E‘;萃余相進(jìn)入分離器4,經(jīng)分離后獲得萃取劑S和萃余液R’,分離器3和分離器4的萃取劑S循環(huán)使用。單級萃取操作不能對原料液進(jìn)行較完全的分離,萃取液E'濃度不高,萃余液R'中仍含有較多的溶質(zhì)A,流程簡單,操作可以間歇也可以連續(xù),在化工生產(chǎn)中仍廣泛采用,特別是當(dāng)萃取劑分離能力大,分離效果好,或工藝對分離要求不高時(shí),采用此種流程更為合適。

①單級萃取流程47其他分離技術(shù)課件48②多級逆流萃取流程下圖為多級逆流萃取流程。原料液F從第1級加人,依次經(jīng)過各級萃取,成為各級的萃余相,其溶質(zhì)A含量逐級下降,最后從第N級流出;萃取劑則從第N級加入,依次通過各級與萃余相逆向接觸,進(jìn)行多次萃取,其溶質(zhì)含量逐級提高,最后從第1級流出。最終的萃取相E1送至溶劑回收裝置I中分離出E′和S,S循環(huán)使用;最終的萃余相RN送至溶劑回收裝置E中分離出R‘和S,S循環(huán)使用。②多級逆流萃取流程49多級逆流萃取可獲得含溶質(zhì)A濃度很高的萃取液和含溶質(zhì)濃度很低的萃余液,而且萃取劑的用量少,因而在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。特別是以原料液中兩組分為過程產(chǎn)品,且工藝要求將混合液進(jìn)行徹底分離時(shí),采用多級逆流萃取更為合適。多級逆流萃取可獲得含溶質(zhì)A濃度很高的萃取液和50(3)、萃取劑萃取劑通常是有機(jī)試劑,其種類繁多,而且不斷推出新品種。用作萃取劑的有機(jī)試劑必須具備兩個(gè)條件：①萃取劑分子至少有一個(gè)萃取功能基,通過它與被萃取物結(jié)合形成萃合物。常見的萃取功能基是O、N、P、S等原子。以氧原子為功能基的萃取劑最多。②萃取劑分子中必須有相當(dāng)長的鏈烴或芳烴,其目的是使萃取劑及萃合物易溶于有機(jī)溶劑,而難溶于水相。萃取劑的碳鏈增長,油溶性增大,與被萃取物形成難溶于水而易溶于有機(jī)溶劑的萃合物。但如果碳鏈過長、碳原子數(shù)過多、分子量太大,則也不宜用作萃取劑,這是因?yàn)樗鼈冋扯忍蠡蚩赡苁枪腆w,使用不便,同時(shí)萃取容量降低。因此,一般萃取劑的分子量介于350~500之間為宜。(3)、萃取劑51工業(yè)上選擇一種較為理想的萃取劑,除具備上述兩個(gè)必要條件外,還應(yīng)該滿足以下要求：選擇性好、萃取容量大、化學(xué)和輻射穩(wěn)定性強(qiáng)、易與原料液分層、易于反萃取或分離以及操作安全和經(jīng)濟(jì)性好、環(huán)境友好等。萃取劑大致可以分為以下4類：

①中性絡(luò)合萃取劑,如醇、酮、醚、酯、醛及烴類;

②酸性萃取劑,如羧酸、磺酸、酸性磷酸酯等;

③螯合萃取劑,如羥肟類化合物;

④離子對(胺類)萃取劑,主要是叔胺和季銨鹽。工業(yè)上選擇一種較為理想的萃取劑,除具備上述兩52(4)、萃取過程特點(diǎn)萃取和蒸餾都是分離均相液體混合物的單元操作。但萃取操作要比蒸餾操作復(fù)雜得多。萃取操作費(fèi)用包括：①萃取設(shè)備及萃取劑回收設(shè)備的建造費(fèi)和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用;②萃取相和萃余相脫除萃取劑消耗的熱能費(fèi)用;③萃取劑的消耗費(fèi)用。因此,大多數(shù)情況下萃取沒有蒸餾操作經(jīng)濟(jì),有時(shí)萃取劑脫除不完全而導(dǎo)致產(chǎn)品成分增加,使萃取操作的應(yīng)用受到較大限制。通常,能用蒸餾方法分離效果較好時(shí),將不會(huì)應(yīng)用萃取操作,但是萃取操作在某些場合將比蒸餾操作更為經(jīng)濟(jì)合理。(4)、萃取過程特點(diǎn)53①溶液中各組分的熔點(diǎn)或沸點(diǎn)非常接近或某些組分形成共沸物,用精餾法難以或不能分離;②溶液中含有少量高沸點(diǎn)組分,其氣化潛熱較大,用精餾法能耗太高;③溶液中含有熱敏性組分,用精餾法容易引起分解、聚合或發(fā)生其他化學(xué)變化;④溶液濃度低且含有有價(jià)值組分;⑤溶液中含有溶解或絡(luò)合的無機(jī)物;⑥溶液中含有極難分離的金屬,如稀土金屬等。①溶液中各組分的熔點(diǎn)或沸點(diǎn)非常接近或某些組542、三角相圖的應(yīng)用及萃取過程的計(jì)算(1)、互溶度的影響根據(jù)萃取操作時(shí)混合液中A、B、S三組分互溶度的不同而將三元混合液分為三種：①、溶質(zhì)A可完全溶于B及S,但B與S不互溶;②、溶質(zhì)A可完全溶于B及S,但B與S部分互溶;③、溶質(zhì)A可完全溶于B,但A與S及B與S為部分互溶。其中,第1種物系少見,第2種物系為常見,第3種情況應(yīng)盡量避免。下面以第2種物系為例進(jìn)行討論。2、三角相圖的應(yīng)用及萃取過程的計(jì)算55我們知道,在三角相圖中溶解度曲線將三角相圖分為兩個(gè)區(qū)域,即兩相區(qū)和均相區(qū)。萃取操作應(yīng)在兩相區(qū)內(nèi)進(jìn)行。三元混合液組成點(diǎn)M落在兩相區(qū)內(nèi),使之充分混合接觸后靜置,可得到互成平衡的共軛相,即萃取相E和萃余相R。若將E相脫除萃取劑S,則得到萃取液(A+B),根據(jù)杠桿規(guī)則,萃取液組成點(diǎn)應(yīng)為SE延長線與AB邊的交點(diǎn)E′，從S點(diǎn)作溶解度曲線的切線,且與AB邊交于Emax′點(diǎn),顯然,此點(diǎn)即為在一定操作條件下可能獲得的含A組分濃度最高的萃取液組成,用ymax′表示,是此萃取過程中萃取液所含組分A可能達(dá)到的極限濃度。我們知道,在三角相圖中溶解度曲線將三角相圖分56在相同溫度下,同一種二元原料液分別與萃取能力不同的萃取劑S1和S2構(gòu)成三元化合物系。萃取劑S1與組分B有較小的互溶度,其兩相區(qū)面積較大,萃取液最高組成也較大,見圖(a);萃取劑S2與組分B的互溶度較大其兩相區(qū)的面積較小,萃取液最高組成也較小,見圖(b)?？梢?選擇與組分B有較小互溶度的萃取劑S1比S2更有利于溶質(zhì)A的分離。在相同溫度下,同一種二元原料液分別與萃取能力57(2)、萃取過程的表示萃取過程可以在三角相圖上非常直觀地表達(dá)出來。如圖所示,當(dāng)進(jìn)行萃取操作時(shí),原料液F為(A+B)二元混合液,其組成點(diǎn)必在AB邊上。向原料液F中加入純?nèi)軇㏒后,得到三元混合物(A+B+S)混合液組成點(diǎn)M必在FS直線上且在兩相區(qū)內(nèi),S與F的數(shù)量關(guān)系依據(jù)杠桿規(guī)則表示為：(2)、萃取過程的表示58F與S充分混合后,將分為萃取相E和萃余相R,兩相達(dá)到平衡后,兩相組成可分別用溶解度曲線上的點(diǎn)E和R表示，E、M、R三點(diǎn)在同一直線上,E與R的數(shù)量關(guān)系依據(jù)杠桿規(guī)則表示為：在分離器內(nèi)將萃取相E和萃余相R分開,萃取相E在完全脫除萃取劑S后可得到萃取液E′,其組成點(diǎn)E′應(yīng)為SE的延長線與AB邊的交點(diǎn)；同樣,萃余相R在完全脫除萃取劑S后可得到萃余液R',其組成點(diǎn)R'應(yīng)為SR的延長線與AB邊的交點(diǎn)。F與S充分混合后,將分為萃取相E和萃余相R,59由圖中可以看出,萃取液E'中溶質(zhì)A的含量比原料液F中A組分含量高,萃余液R'中原溶劑B的含量比原料液F中原溶劑B的含量高,從而達(dá)到了原料液中A、B組分的部分分離的效果。E'和R'的數(shù)量關(guān)系依據(jù)杠桿規(guī)則表示為:

若從點(diǎn)S作溶解度曲線的切線,切點(diǎn)為Emax,此切線與AB邊相交于Emax′,此點(diǎn)即為在一定操作條件下可能獲得的含組分A的濃度最高的萃取液的組成點(diǎn)。由圖中可以看出,萃取液E'中溶質(zhì)A的含量比原料60(3)、分層的選擇在萃取操作時(shí),向混合液F中加入萃取劑S構(gòu)成三元混合物M,原料液的組成點(diǎn)F應(yīng)在三角相圖的AB邊上,三元混合液的組成點(diǎn)M應(yīng)在直線SF上,點(diǎn)M的位置由杠桿規(guī)則確定,即：因此,原料液量一定時(shí),萃取劑S的加入量會(huì)影響點(diǎn)M的位置。如圖所示,增大S量,點(diǎn)M沿直線SF向S點(diǎn)移動(dòng),當(dāng)S的加入量恰好使點(diǎn)S落于溶解度曲線上時(shí)(即G點(diǎn)),混合液開始分層,出現(xiàn)兩相,可以進(jìn)行分離;若S的加入量逐漸增加,點(diǎn)M沿SF線向S點(diǎn)靠近,當(dāng)點(diǎn)M落于溶解度曲線上時(shí)(即H點(diǎn)),混合液又變?yōu)橐幌?不能起到分離作用。(3)、分層的選擇61可見,原料液量一定時(shí)存在兩個(gè)極限萃取劑用量,分別表示能進(jìn)行萃取分離的萃取劑的最大用Smax量和最小用量Smin?？捎筛軛U規(guī)則計(jì)算,即：只有萃取劑用量介于二者之間,即Smin<S<Smax，三元混合液才能分層,出現(xiàn)兩相而達(dá)到分離的目的?？梢?原料液量一定時(shí)存在兩個(gè)極限萃取劑用量,62【例】一定溫度下測得A、B、S三元物系兩液相的平衡數(shù)據(jù),如表所示。欲分離含A30%的(A+B)混合液1000kg。試求:(1)、繪出溶解度曲線和輔助曲線(混合液中互成平衡的兩相在溶解度曲線上的位置點(diǎn)E、R,過點(diǎn)E做垂直線,過點(diǎn)R做水平線,兩線交點(diǎn)即為輔助曲線上的點(diǎn),此一系列的交點(diǎn)的連線稱為輔助曲線);(2)、若使混合液開始分層,應(yīng)向原料液中加入多少千克萃取劑;(3)、若欲得到含A36%的萃取相E,則萃余相R的組成和三元混合物M的總組成為多少?(4)、將萃取相E和萃余相R分離后,分別脫除萃取劑,得到的萃取液和萃余液的組成為多少?可能獲得的萃取液最高組成又為多少?【例】一定溫度下測得A、B、S三元物系兩液相的平衡數(shù)據(jù),如表63解：(1)繪制溶解度曲線和輔助曲線由題給數(shù)據(jù)可做出溶解度曲線LPJ,由相應(yīng)的連接線數(shù)據(jù)可做出輔助曲線JCP,如圖所示。

(2)混合液開始分層的萃取劑用量根據(jù)原料液的組成在AB邊上確定點(diǎn)F,連結(jié)點(diǎn)F、S,則當(dāng)向原料液加入S時(shí),三元混合物的組成點(diǎn)必位于直線FS上。解：(1)繪制溶解度曲線和輔助曲線64當(dāng)S的加入量恰好使混合物的組成點(diǎn)落于溶解度曲線H點(diǎn)時(shí),混合物開始分層。分層時(shí)萃取劑的用量可由下式求得,即：

(3)萃余相R的組成和三元混合物M的總組成根據(jù)萃取相的組成yA=36%，在圖中定出點(diǎn)E2，由輔助曲線定出與之相平衡的點(diǎn)R2,由圖讀得萃余相的組成為:xA=17.0%，xB=77.0%，xS=6.0%。R2E2線與FS線的交點(diǎn)M即為三元混合液的組成點(diǎn),由圖讀得其組成為：xA=23.5%，xB=55.5%，xS=21.0%。當(dāng)S的加入量恰好使混合物的組成點(diǎn)落于溶解度曲65(4)萃取液、萃余液和最高萃取液的組成連接點(diǎn)S、E2,并將其延長與AB邊交于點(diǎn)E‘,即為脫溶劑S的萃取液的組成點(diǎn),由圖讀得萃取液的組成為：yA=66%。連接點(diǎn)S、R并將其延長與AB邊交于R’,即為萃余液的組成點(diǎn),由圖讀得萃取液的組成為：yA=18%。由S點(diǎn)做平衡曲線的切線,與AB邊交于Emax′,即為在此操作條件下可能獲得的萃取液的最高組成,由圖讀得：ymax=77%。(4)萃取液、萃余液和最高萃取液的組成66習(xí)題習(xí)題673、萃取設(shè)備(1)、萃取設(shè)備主要類型液-液萃取操作是兩液相間的傳質(zhì)過程。實(shí)現(xiàn)萃取操作的設(shè)備應(yīng)具有以下兩個(gè)基本要求:①必須使兩相充分接觸并伴有較高的湍動(dòng);②兩相充分接觸后,再使兩相達(dá)到較完善的分離。目前,工業(yè)上使用的萃取設(shè)備的類型很多,分類的方法也可以根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)。如：按兩液相接觸方式分有級式接觸和連續(xù)式接觸;按設(shè)備構(gòu)造特點(diǎn)和形狀分有組件式和塔式;按是否從外界輸入機(jī)械能以及外加能量的形式又分為許多種。常見設(shè)備分類情況見下表。3、萃取設(shè)備68其他分離技術(shù)課件69下面將介紹幾種主要類型的萃取設(shè)備。①、混合澄清器混合澄清器是最早使用,而且目前仍廣泛應(yīng)用的一種組件式分級萃取設(shè)備。它由混合器和澄清器兩部分組成。典型的單級混合澄清器如圖7-8(a)所示,混合器中裝有攪拌裝置以使其中一相形成液滴分散于另一相,增大相際傳質(zhì)面積,并提高傳質(zhì)效果。在混合器內(nèi)停留一定時(shí)間后,流入澄清器。兩液相的混合物在此靠重力分為輕、重兩液層,形成萃取相和萃余相并分別流出。圖中(b)為將混合器與澄清器組裝于同一容器內(nèi)的混合澄清器。下面將介紹幾種主要類型的萃取設(shè)備。70其他分離技術(shù)課件71混合澄清器可以單級使用,也可以多個(gè)混合澄清器串聯(lián)操作。這類設(shè)備的主要優(yōu)點(diǎn)是：①由于有機(jī)械攪拌的作用,液體湍動(dòng)程度增加,傳質(zhì)效率高,單級效率高于80%；②兩相流量比可在大范圍內(nèi)改變,可適應(yīng)各種生產(chǎn)規(guī)模,也能處理含少量懸浮固體的物料；③結(jié)構(gòu)簡單,放大設(shè)計(jì)和經(jīng)常操作都相當(dāng)可靠；④易實(shí)現(xiàn)多級連續(xù)操作,便于調(diào)整級數(shù)。其主要缺點(diǎn)是：水平排列的多級混合澄清器占地面積大;每一級均設(shè)有攪拌裝置,級間流體流動(dòng)需要用泵輸送,因而設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用較高;設(shè)備內(nèi)的存液量大,使萃取劑及有關(guān)的投資大?；旌铣吻迤骺梢詥渭壥褂?也可以多個(gè)混合澄清器72②、萃取塔為了獲得良好的傳質(zhì)效果以及兩相較完善的分離,萃取塔應(yīng)包括以下兩部分：A、萃取塔應(yīng)具有液體分散裝置,以提供兩相間較好的混合條件,為此塔內(nèi)設(shè)有噴嘴或篩板孔,或填料,或機(jī)械攪拌裝置;B、塔頂、塔底均應(yīng)有足夠的分離空間,以便兩相很好地分層。下面介紹幾種工業(yè)上常用的萃取塔。②、萃取塔73

A、噴灑塔一種最簡單的萃取塔,如圖7-9所示。圖(a)是重液為分散相,經(jīng)塔頂?shù)姆稚⒀b置分散成液滴進(jìn)入萃取塔,輕液作為連續(xù)相從塔底加入,在密度差的作用下兩相呈逆流流動(dòng),并充分接觸進(jìn)行傳質(zhì)。圖(b)是以輕液為分散相,經(jīng)塔底的分散裝置分散成液滴進(jìn)入萃取塔,重液作為連續(xù)相從塔頂加入,在密度差的作用下兩相呈逆流流動(dòng),并充分接觸進(jìn)行傳質(zhì)。塔體上下兩端各有一個(gè)分離段,可分別形成輕液層、重液層排出裝置。噴灑塔的優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡單,塔體內(nèi)除液體分布裝置外無其他內(nèi)部構(gòu)件。缺點(diǎn)是傳質(zhì)效果差,只適用于容易萃取的物系或工藝對分離要求不高的場合。A、噴灑塔74其他分離技術(shù)課件75

B、填料萃取塔填料萃取塔的結(jié)構(gòu)與氣液傳質(zhì)所用的填料塔基本相同,如圖所示。塔內(nèi)裝有適宜的填料,重液為連續(xù)