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(jí)萃取計(jì)算一、單級(jí)萃取的流程及計(jì)算習(xí)題課二、多級(jí)錯(cuò)流萃取習(xí)題課三、多級(jí)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(duì)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(shí)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(diǎn)代表純組分③相圖中的點(diǎn)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(diǎn)和點(diǎn)差點(diǎn)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(shí)相平衡關(guān)系包含：溶解度曲線共軛線MREM臨界混溶點(diǎn)(褶點(diǎn))plaitpoint輔助線B、S部分互溶時(shí)共軛線（聯(lián)結(jié)線）

Tieline通常由實(shí)驗(yàn)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(shí)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(duì)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(diǎn)(褶點(diǎn))plaitpointB、S部分互溶時(shí)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(shí)共軛線還有以下兩種情形：B、S部分互溶時(shí)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(shí)對(duì)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(shí)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(shí)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(jì)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(duì)照：意義相同返回目錄18第三節(jié)分級(jí)萃取計(jì)算本節(jié)要討論的19第三節(jié)分級(jí)萃取計(jì)算計(jì)算前提------理論級(jí)假定

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

21一、單級(jí)萃取的流程及計(jì)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(jí)萃取的流程及計(jì)算（二）B、S完全不互溶時(shí)---解析法

物料衡算：相平衡關(guān)系：解兩個(gè)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(jí)萃取采用純?nèi)軇┻M(jìn)行單級(jí)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(diǎn)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(jí)錯(cuò)流萃取1、流程及特點(diǎn)

特點(diǎn)：①每一級(jí)均用新鮮萃取劑，故傳質(zhì)推動(dòng)力較大；②萃取劑用量大，操作費(fèi)用高。27二、多級(jí)錯(cuò)流萃取2、計(jì)算-----求級(jí)數(shù)N28二、多級(jí)錯(cuò)流萃?。?）當(dāng)B、S部分互溶時(shí)FM1R1E1----圖解法作圖步驟：①連點(diǎn)F、S，由F、S大小和杠桿原理定和點(diǎn)M1；②過M1作共軛線，定點(diǎn)R1、E1及其大??；29FM1R1E1M2R2E2③連點(diǎn)R1、S，由R1、S大小和杠桿原理定和點(diǎn)M2；④過M2作共軛線，定點(diǎn)R2、E2及其大?。虎萑绱朔磸?fù)，直至xNxR

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

1，各級(jí)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(jí)錯(cuò)流過程。作業(yè)：32三、多級(jí)逆流萃取特點(diǎn)：傳質(zhì)推動(dòng)力較為均勻

1．

流程及特點(diǎn)33三、多級(jí)逆流萃取總物料衡算：

2、計(jì)算級(jí)數(shù)

（1）當(dāng)B、S部分互溶時(shí)

第1級(jí)：

第2級(jí)：

第N級(jí)：

xN----凈流量

342、計(jì)算級(jí)數(shù)（1）當(dāng)B、S部分互溶時(shí)

SE2E3R2R1E1FRN操作線xN---操作線方程

--凈流量

和點(diǎn)差點(diǎn)差點(diǎn)圖解法求級(jí)數(shù)N的作圖步驟：已知F、xF、xN、S、yS。352、計(jì)算級(jí)數(shù)圖解法求級(jí)數(shù)N的作圖步驟：

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

，RN、S，并延長得點(diǎn)；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(diǎn)E2；⑤過E2作共軛線E2R2，連結(jié)R2，交溶解度曲線于點(diǎn)E3；如此反復(fù)，直至（指定）為止，共軛線的個(gè)數(shù)即為理論級(jí)數(shù)。R2---操作線方程

362、計(jì)算級(jí)數(shù)若操作線形式為

和點(diǎn)差點(diǎn)差點(diǎn)372、計(jì)算級(jí)數(shù)對(duì)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(duì)多級(jí)逆流萃取的影響：

當(dāng)在右側(cè)時(shí)，S用量越小，越遠(yuǎn)離S；當(dāng)在左側(cè)時(shí)，S用量越小，越靠近S。382、計(jì)算級(jí)數(shù)溶劑比S/F對(duì)多級(jí)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(gè)理論級(jí)的分離程度越小。（與精餾、吸收相似）

392、計(jì)算級(jí)數(shù)當(dāng)在左側(cè)時(shí)，延長所有的聯(lián)結(jié)線與RNS相交，得1、2

、3......，取最遠(yuǎn)離S點(diǎn)的為min

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

、3......，取最靠近S點(diǎn)的為min

。作圖法求402、計(jì)算級(jí)數(shù)解析法（逐級(jí)法）（2）當(dāng)B、S完全不互溶時(shí)對(duì)第i級(jí)~N級(jí)作物料衡算：-----操作線方程過點(diǎn)（XN，YS）（XF，Y1）41解析法（逐級(jí)法）-----操作線方程當(dāng)平衡線為時(shí)，純?nèi)軇┹腿?，可證明：------萃取因數(shù)對(duì)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(shí)44作圖法求級(jí)數(shù)N：（2）當(dāng)B、S完全不互溶時(shí)2、計(jì)算級(jí)數(shù)123445習(xí)題課【例3】在多級(jí)逆流接觸式萃取器中，每小時(shí)用40kg純?nèi)軇㏒對(duì)某A、B兩組分混合液進(jìn)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(jí)數(shù)。46【解一】逐級(jí)計(jì)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(diǎn)：

(1)液液兩相密度差異小；

(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(dòng)脈沖等。