萃取過程設備

關于萃取過程設備第1頁，講稿共39頁，2023年5月2日，星期三第2頁，講稿共39頁，2023年5月2日，星期三萃?。狠腿〔僮魇抢梦镔|溶解于某種液體的一種提取方法。將選定的某種溶劑加入到混合物中，因混合物中的各組分在同種溶劑中的溶解度不同，因此就可將所需提取的組分加以分離出來，這個操作過程叫做萃取。萃取的優(yōu)點在生物合成工業(yè)上，萃取是一個重要的提取方法和分離混合物的單元操作。這是因為萃取法具有：①傳質速度快、生產(chǎn)周期短，便于連續(xù)操作、容易實現(xiàn)自動控制②分離效率高、生產(chǎn)能力大等一系列優(yōu)點，所以應用相當普遍；③能量消耗較少，設備投資費用不高；④采用多級萃取可使產(chǎn)品達到較高純度，便于下一步處理，減少以后工序的設備和操作費用。第3頁，講稿共39頁，2023年5月2日，星期三第4頁，講稿共39頁，2023年5月2日，星期三萃取分離種類液-液萃?。喝糨腿〉幕旌衔锪鲜且后w，則此過程是液—液萃取

液-固萃?。喝绻惶幚淼奈锪鲜枪腆w，則此過程稱為液—固萃?。ㄒ卜Q為提取或浸?。磻萌芤簩⒐腆w原料中的可溶組分提出來的操作。

超臨界流體萃?。撼R界萃取過程是介于蒸餾和液－液萃取過程之間的分離過程。蒸餾是物質在流動的氣體中，利用不同的蒸汽壓進行蒸發(fā)分離；液－液萃取是利用溶質在不同的溶液中溶解能力的差異進行分離

第5頁，講稿共39頁，2023年5月2日，星期三液-液萃取設備結構：溶媒萃取法是用一種溶劑將物質從另一種溶劑中提取出來的方法，這兩種溶劑不能互溶或只部分互溶，能形成便于分離的兩相，利用混合物中不同組分在同種溶劑中的溶解度不同，而將所需要的組分分離出來。溶劑萃取法又分為物理萃取和化學萃取。物理萃取的理論基礎是分配定律，而化學萃取服從相律及一般化學反應的平衡規(guī)律。第6頁，講稿共39頁，2023年5月2日，星期三

（一）物理萃取經(jīng)接觸分離后，大部分溶質轉移到萃取劑中，得到的溶液稱為萃取液，而被萃取除溶質以后的料液稱為萃余液。將萃取劑和料液放在萃取器中，經(jīng)充分振蕩，靜置待分層形成兩相，即萃余相和萃取相。進行萃取的體系是多相多組分體系。在一個多組分兩相體系中，溶質自動地從化學位大的一相轉移到化學位小的一相，其過程是自發(fā)進行的。分配定律的應用條件：①必須是稀溶液；②溶質對溶劑的互溶度沒有影響；③溶質在兩相中必須是同一種分子類型，即不發(fā)生締合或離解。

（二）化學萃取與物理萃取不同，對于許多液－液萃取體系，在萃取過程中常伴隨有化學反應，包括相內反應與相界面上的反應。這類萃取統(tǒng)稱為化學萃?。ǚ磻腿。??；瘜W萃取是伴有化學反應的傳質過程。根據(jù)溶質與萃取劑之間發(fā)生的化學反應機理，大致可分為五類，即絡合反應、陽離子交換反應、離子締合反應、加合反應和帶同萃取反應等。第7頁，講稿共39頁，2023年5月2日，星期三第8頁，講稿共39頁，2023年5月2日，星期三第9頁，講稿共39頁，2023年5月2日，星期三第10頁，講稿共39頁，2023年5月2日，星期三第11頁，講稿共39頁，2023年5月2日，星期三萃取操作的設備包括混合設備和分離設備兩類（一）混合設備傳統(tǒng)的混合設備是攪拌罐，利用攪拌將料液和萃取劑相混和。其缺點為間歇操作，停留時間較長，傳質效率較低。但由于其裝置簡單，操作方便，仍廣泛應用于工業(yè)中，較新的混合設備有下列三種。1．管式混合器它的工作原理主要是使液體在一定流速下在管道中形成湍流狀態(tài)。因為液體在管道中流動時不外乎兩種流態(tài)，即滯流和湍流。所謂滯流是指在同一截面上的不同點的流體的流動方向是相互平行的；而在湍流時，各點的運動方向是不規(guī)則的，易于達到混合。－般來說，管道萃取的效率比攪拌罐萃取來得高，且為連續(xù)操作。2．噴嘴式混合器噴嘴式混合器是利用工作流體在一定壓力下經(jīng)過噴嘴以高速度射出，當流體流至噴嘴時速度增大，壓力降低產(chǎn)生真空，這樣就將第二種液體吸入達到混合目的。噴嘴式混合器的優(yōu)點是體積小，結構簡單，使用方便。但由于其產(chǎn)生的壓力差小，功率低，還會使液體稀釋等缺點，所以在應用方面受到一定限制。第12頁，講稿共39頁，2023年5月2日，星期三噴嘴式混合器原理利用工作流體在一定壓力下經(jīng)過噴嘴以高速度射出，當流體流至噴嘴時速度增大，壓力降低產(chǎn)生真空，這樣就將第二種液體吸入達到混合目的。3．氣流攪拌混合罐氣流攪拌混合罐是將空氣通入液體介質，借鼓泡作用發(fā)生攪拌。這是攪拌方法中簡單的一種，特別適用于化學腐蝕性強的液體，但不適于攪拌揮發(fā)性強的液體。第13頁，講稿共39頁，2023年5月2日，星期三液－液萃取的分離主要依靠兩相液體的重度不同，在離心力的作用下，將液體分離。第14頁，講稿共39頁，2023年5月2日，星期三第15頁，講稿共39頁，2023年5月2日，星期三1.管式離心機根據(jù)離心力與轉鼓半徑和轉速的平方都成正比的關系，要提高離心力可以增加轉速，但轉鼓所受的離心應力大大增加。為了避免轉鼓所受的應力增加過大，保證設備的堅固性，只有適當?shù)販p少轉鼓半徑R值，如果鼓徑由100mm減到10mm，其轉速可由每分鐘1500轉增加到50000轉。管式離心機就是根據(jù)上述原理制成的。超速離心機的工作原理：料液由底部進入轉鼓內，筒內有沿輻射方向排列的三角檔板，可以帶動液體與轉筒以同－速度旋轉。在離心力作用下，料液分層，重液在外，輕液在內。重液沿筒壁和檔板的外側向上流動，經(jīng)出口流出。輕液沿三角檔板的中心內側由另一出口流出。由液體中分離出的固體物則附著于筒壁，經(jīng)一定時間后停車清洗。超速離心機具有構造簡單、緊湊和維修方便等優(yōu)點，但生產(chǎn)能力小是其缺點。它適合于分離顆粒微細的乳濁液。

第16頁，講稿共39頁，2023年5月2日，星期三第17頁，講稿共39頁，2023年5月2日，星期三2．碟片式離心機此類離心機適用于分離乳濁液或含少量固體的乳濁液。其結構大體可分為三部分：第－部分是機械傳動部分；第二部分是由轉鼓碟片架、碟片分液蓋和碟片組成的分離部分；第三部分是輸送部分，在機內起輸送已分離好的兩種液體的作用，由向心泵等組成。離心機的工作原理：欲分離的料液自碟片架頂加入，進入轉鼓后，因離心力之故，料液便經(jīng)過碟片架底部之通道流向外圍，固體渣子被甩向鼓壁。轉鼓內有一疊碗蓋形金屬片，俗稱為碟片，每片上各有二排孔，它們至中心的距離不等，這樣將碟片疊起來時便形成二個通道。碟片之間間隙至少為欲分離的最大固體顆粒直徑的兩倍。因離心作用，液體分流于各相鄰二碟片之間的空隙中，而且在每一層空隙中，輕液流向中心，重液流向鼓壁，于是輕重液分開，最后分別借向心泵輸出，底部碟片和其他碟片不同，只有一排孔。但底片有兩種，區(qū)別在于孔的位置不同，分別和其他碟片上二排孔的位置相對應。應按輕重液的比例不同而選用不同的底片。第18頁，講稿共39頁，2023年5月2日，星期三第19頁，講稿共39頁，2023年5月2日，星期三第20頁，講稿共39頁，2023年5月2日，星期三3.離心萃取機當參與萃取的兩液體密度差很小，或界面張力甚小而易乳化，或粘度很大時，兩相的接觸狀況不佳，特別是很難靠重力使萃取相與萃余相分離，這時可以利用比重力大得多的離心力來完成萃取所需的混合和澄清兩過程。第21頁，講稿共39頁，2023年5月2日，星期三第22頁，講稿共39頁，2023年5月2日，星期三第23頁，講稿共39頁，2023年5月2日，星期三4逆流萃取離心機

可同時分離重液、輕液和固體，主要應用于生物技術中。結構與特點逆流萃取傾析器是具有圓錐形轉鼓的高速度離心萃取分離機。它由圓柱－圓錐形轉鼓及螺旋輸送器、差速驅動裝置、進料系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)及底座組成。作為萃取機與通常臥式螺旋離心機的不同點是，該機在螺旋轉子柱的兩端分別設計配制有調節(jié)環(huán)和分離盤，以調節(jié)輕重相界面，并在輕相出口處配有向心泵，在泵的壓力作用下，將輕液排出。進料系統(tǒng)上設有中心套管式復合進料口，使輕重二相均由中心進入。且在中心管和外套管出口端分別配置了輕相分布器和重相布料孔，其位置是可調的，通過二者位置可把轉鼓柱端分為重相澄清區(qū)、逆流萃取區(qū)和輕相澄清區(qū)。第24頁，講稿共39頁，2023年5月2日，星期三第25頁，講稿共39頁，2023年5月2日，星期三（2）工作原理轉鼓與螺旋輸送器在擺線針形行星宙輪的帶動下，以一定的差轉速同時高速旋轉，形成一個大于重力場數(shù)千倍的離心力場。料液從重相進料管進入轉鼓的逆流萃取區(qū)后受到離心場的作用，在此與中心管進入的輕相相接觸，迅速完成相之間的物質轉移和液－液固分離，固體渣子沉積于轉鼓內壁，借助于螺旋轉子緩慢推向轉鼓錐端，并連續(xù)地排出轉鼓。而萃取液則由轉鼓柱端經(jīng)調節(jié)環(huán)進入向心泵室，借助向心泵的壓力排出。

。第26頁，講稿共39頁，2023年5月2日，星期三第27頁，講稿共39頁，2023年5月2日，星期三第28頁，講稿共39頁，2023年5月2日，星期三液-液萃取過程與計算萃取操作包括三個步驟：1、混和—料液和萃取劑充分混合形成乳濁液；2、分離—將乳濁液分成萃取相和萃余相；3、溶煤回收?；旌贤ǔＴ跀嚢韫拗羞M行；也可以將料液和萃取劑以很高的速度在管道內混合，湍流程度很高，稱為管道萃取，也有利用在噴射泵內渦流混合進行萃取的稱為噴射萃取。分離通常利用離心機（碟片式或管式）。近來也有將混合和分同時在一個設備內完成的。，對于利用混合—分離器的萃取過程，按其操作方式分類，可以分為單級萃取和多級萃取，后者又可以分為錯流萃取和逆流萃取，還可以將錯流和逆流結合起來操作。第29頁，講稿共39頁，2023年5月2日，星期三=K1/mm濃縮倍數(shù)第30頁，講稿共39頁，2023年5月2日，星期三RR第31頁，講稿共39頁，2023年5月2日，星期三需要掌握例題p184例題7-2第32頁，講稿共39頁，2023年5月2日，星期三R1R2→第33頁，講稿