化工原理-7章液液萃取課件

化工原理

principlesofchemicalengineering

第一章液液萃取延安大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院化工原理

principlesofchemical第七章液液萃取第一節(jié)概述第二節(jié)液液萃取相平衡第三節(jié)液液萃取過程的計(jì)算第四節(jié)超臨界氣體萃取簡介第五節(jié)液液萃取設(shè)備

第七章液液萃取第一節(jié)概述2第一節(jié)概述液-液萃?。ǔ樘幔豪靡后w混合物中各組分對(duì)溶劑溶解度的差異來分離或提純物質(zhì)的傳質(zhì)過程。目的:

分離液-液混合物。依據(jù):

利用混合物中各組分在某一溶劑中的溶解度之間的差異。（1）幾個(gè)基本概念

①萃取劑(溶劑)S：所用的溶劑；

②原料液F：所處理的混合液；③溶質(zhì)A：原料液中易溶于溶劑的組分；

④原溶劑B：原料液中較難溶于溶劑的組分。

第一節(jié)概述3（2）萃取過程的簡單流程①混合傳質(zhì)過程：

F（A+B）及S

充分接觸,組分發(fā)生相轉(zhuǎn)移；②沉降分相過程：形成兩相E、R，由于密度差而分層；③脫除溶劑過程萃取相Extract萃余相Raffinate料液A+BFeed萃取劑Solvent混合澄清槽Mixer-settler（2）萃取過程的簡單流程①混合傳質(zhì)過程：F（A+4兩相

萃取相E,y——溶劑相中出現(xiàn)(S+A+B)萃余相R,x——原溶劑相中出現(xiàn)(B+S+A)萃余相脫除溶劑得萃余液R’,x’脫溶劑后萃取相脫除溶劑得萃取液E’,y’（3）實(shí)現(xiàn)萃取操作的基本要求①選擇適宜的溶劑。溶劑能選擇性地溶解各組分，即對(duì)溶質(zhì)具有顯著的溶解能力，而對(duì)其他組分和原溶劑完全不溶或部分互溶。②原料液與溶劑充分混合、分相，形成的液-液兩相較易分層。③脫溶劑得到溶質(zhì)，回收溶劑。溶劑易于回收且價(jià)格低廉。兩相萃取相E,y——溶劑相中出現(xiàn)(S+A+B)萃余5(4)萃取后組成之間的變化萃取后:使組分A、B得到一定程度的分離。應(yīng)用①液體混合物中各組分的相對(duì)揮發(fā)度接近1，采用精餾的辦法不經(jīng)濟(jì)；②混合物蒸餾時(shí)形成恒沸物；③欲回收的物質(zhì)為熱敏性物料；④混合物中含有較多的輕組分，利用精餾的方法能耗較大；⑤提取稀溶液中有價(jià)值的物質(zhì)；⑥分離極難分離的金屬。脫出溶劑后：(4)萃取后組成之間的變化使組分A、B得到一定程度的分離。6萃取操作在化學(xué)和石油化學(xué)工業(yè)上得到廣泛發(fā)展如：乙酸乙酯溶劑萃取石油餾分氧化所得的稀醋酸-水溶液以SO2為溶劑從煤油中除去芳香烴。單級(jí)萃取裝置示意圖萃取操作在化學(xué)和石油化學(xué)工業(yè)上得到廣泛發(fā)展如：乙酸乙酯溶劑萃719世紀(jì)，用于無機(jī)物和有機(jī)物的分離，如1842年用二乙醚萃取硝酸鈾酰，用乙酸乙脂類的物質(zhì)分離水溶液中的乙酸等。石油化工：鏈烷烴與芳香烴共沸物的分離。例如用二甘醇從石腦油裂解副產(chǎn)汽油中或重整油中萃取芳烴,如苯、甲苯和二甲苯（尤狄克斯法）。工業(yè)廢水處理：用二烷基乙酰胺脫除染料廠、煉油廠、焦化廠廢水中的苯酚。有色金屬冶煉：萃取是濕法冶金中溶液分離、濃縮和凈化的有效方法。例如鈮-鉭、鎳-鈷、鈾-釩體系的分離，以及核燃料的制備。制藥工業(yè)：從復(fù)雜的有機(jī)液體混合物中分離青霉素、鏈霉素以及維生素等。萃取應(yīng)用舉例19世紀(jì)，用于無機(jī)物和有機(jī)物的分離，如1842年用二乙醚萃取8第二節(jié)液液萃取相平衡7.2.1三角形坐標(biāo)圖及杠桿定律（1）三角形坐標(biāo)三元混合液的表示方法：等邊三角形直角三角形（常用等腰直角三角形）三角形坐標(biāo)任意三角形①表示方法習(xí)慣表示法：▲各頂點(diǎn)表示純組分；▲每條邊上的點(diǎn)為兩組分混合物；▲三角形內(nèi)的各點(diǎn)代表不同組成的三元混合物。第二節(jié)液液萃取相平衡等邊三角形直角三角形（常用等腰直角三9A點(diǎn)：xA=0.6K點(diǎn)：xA=0.6xB=0.4P點(diǎn)：xA=0.3xB=0.3xS=0.4注意：組成的歸一性，即1.0S00.20.40.60.80.20.40.60.81.0ABPDCFEHGK三角形坐標(biāo)A點(diǎn)：xA=0.6注意：組成的歸一性，即1.0S10②組成的單位

常用質(zhì)量分率表示(原則上可用任意單位)。BSPABSPA任意三角形坐標(biāo)直角三角形坐標(biāo)②組成的單位BSPABSPA任意三角形坐標(biāo)11（2）杠桿定律三元混合物mR（xA,xB,xs）和mE（yA,yB,ys

）混合形成新的混合物mM,(zA,zB,zs)

：物料衡算將方程整理成如下形式：此式說明，三個(gè)組成點(diǎn)M、R、E在一條直線上,即M點(diǎn)位于RE點(diǎn)的連接線上。（2）杠桿定律物料衡算將方程整理成如下形式：12——稱為杠桿定律或：①求和點(diǎn)已知R點(diǎn)、E點(diǎn)，求和點(diǎn)M。ABS能否將該圖美化？1.01.0——稱為杠桿定律或：①求和點(diǎn)ABS能否將該圖美化？113化工原理-7章液液萃取課件14②求差點(diǎn)即從其混合液M中分出組成為(xA,xB,xS)，

質(zhì)量為mR的三元混合物,求剩余的組成及質(zhì)量。ABS1.01.0②求差點(diǎn)即從其混合液M中分出組成為(xA,xB,157.2.2三角形相圖

萃取相、萃余相的相平衡關(guān)系是萃取設(shè)計(jì)、計(jì)算的基本條件，相平衡數(shù)據(jù)來自實(shí)驗(yàn)或由熱力學(xué)關(guān)系推算。討論的前提:

各組分不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。（1）溶解度曲線及平衡聯(lián)結(jié)線①相平衡數(shù)據(jù)的測定：再加入一定量A，攪拌均勻,靜止分層,得到互呈平衡的液-液兩相(共軛相)，得到另一組平衡數(shù)據(jù)……...加入的B、S適量，攪拌均勻，靜止分層，得到互呈平衡的液-液兩相(共軛相)，得到一組平衡數(shù)據(jù)。7.2.2三角形相圖再加入一定量A，攪拌均勻,靜止分層,16混合－澄清器混合－澄清器17單項(xiàng)區(qū)兩項(xiàng)區(qū)Rn

B、S部分互溶三角形相圖En聯(lián)結(jié)線溶解度曲線SABMKMn單項(xiàng)區(qū)兩項(xiàng)區(qū)RnB、S部分互溶三角形相圖En聯(lián)結(jié)線溶解度18（2）數(shù)據(jù)標(biāo)繪及各區(qū)的狀態(tài)①溶解度曲線:各平衡組成點(diǎn)連成一條曲線，稱為溶解度曲線；②聯(lián)結(jié)線:各對(duì)共軛相組成點(diǎn)之間的聯(lián)線，稱為聯(lián)結(jié)線；③混溶點(diǎn):

曲線內(nèi)為兩相區(qū)，曲線外為單相區(qū)，曲線上的點(diǎn)稱為混溶點(diǎn)；④臨界混溶點(diǎn)(褶點(diǎn)):共軛相的組成相同，其位置和物系有關(guān)；⑤萃取相和萃余相:

以原溶劑為主的相稱為萃余相，以溶劑為主的相稱為萃取相。（2）數(shù)據(jù)標(biāo)繪及各區(qū)的狀態(tài)19（3）幾類物系的相圖①部分互溶物系，A、B，A、S完全互溶，而B、S部分互溶；

三角形相圖溶解度曲線聯(lián)結(jié)線兩相區(qū)單相區(qū)RnEnSB1.01.00（3）幾類物系的相圖三角形相圖溶解度曲線聯(lián)結(jié)線兩相區(qū)單相區(qū)R20②完全不互溶物系，A、B，A、S完全互溶，而B、S完全不互溶。共軛相中，一相S=0另一相B=0；ASB完全不互溶物系相圖②完全不互溶物系，A、B，A、S完全互溶，而B、S完全21③第二類物系

(具有兩對(duì)部分互溶物的物系，A、B完全互溶，

A、S，B、S部分互溶)兩相區(qū)單相區(qū)溶解度曲線聯(lián)結(jié)線RnEn溫度較低時(shí)第二類物系三角形相圖單相區(qū)溶解度曲線ASB1.01.00③第二類物系(具有兩對(duì)部分互溶物的物系，A、B完全22兩相區(qū)單相區(qū)溶解度曲線聯(lián)結(jié)線溫度較高時(shí)第二類物系三角形相圖兩相區(qū)溶解度曲線ASB1.01.00兩相區(qū)單相區(qū)溶解度曲線聯(lián)結(jié)線溫度較高時(shí)第二類物系三角形相圖兩23（4）溫度、壓力對(duì)相平衡的影響

①壓力的影響：壓力的影響較小，可忽略；根據(jù)相律：②溫度的影響：

溫度的影響敏感，溫度升高，溶解度增大，兩相區(qū)小，不利于萃取操作。（4）溫度、壓力對(duì)相平衡的影響①壓力的影響：壓力的影24(5)輔助曲線問題：已知一相的組成，如何求取其它共軛相的組成？解決辦法：輔助曲線作圖法:使用輔助曲線，已知一相的組成可求得另一相的組成。溶解度曲線RnEnCnK輔助線聯(lián)結(jié)線三角形相圖輔助曲線

ASB1.01.00(5)輔助曲線溶解度曲線RnEnCnK輔助線聯(lián)結(jié)線25輔助曲線作法：輔助曲線作法：26利用輔助曲線求取共軛相組成利用輔助曲線求取共軛相組成27輔助線在三角形相圖外：

相圖外的輔助線ABKECRCSC輔助線輔助線在三角形相圖外：相圖外的輔助線ABKEC28

要求溶劑具有一定的選擇性，即對(duì)A的溶解度要大，對(duì)其它組分的溶解度要小。評(píng)價(jià)指標(biāo)——選擇性系數(shù)：脫除溶劑后，A，B組分含量比不變，因此：7.2.3萃取劑的選擇

脫除溶劑后，A，B組分含量比不變，因此：7.2.3萃取劑29（2）溶劑萃取容量

定義：部分互溶物系的褶點(diǎn)處或第二類物系溶解度最大時(shí)，萃取相中單位溶劑可能達(dá)到的最大溶質(zhì)負(fù)荷。（2）溶劑萃取容量30（3）溶劑與原溶劑的互溶度B、S互溶度越小，兩相區(qū)越大，萃取操作范圍也越大，對(duì)萃取有利。（3）溶劑與原溶劑的互溶度B、S互溶度越小，兩相區(qū)越大31（4）溶劑的可回收性回收采用的方法是：蒸餾，蒸發(fā)，結(jié)晶等方法。（5）溶劑的物理性質(zhì)

主要物理性質(zhì)：密度差，界面張力，粘性

要求：密度差大，界面張力適中，粘度較低。（6）穩(wěn)定性，腐蝕性，價(jià)格

良好的穩(wěn)定性，腐蝕性小，毒性低，資源充足，價(jià)格適宜等。（4）溶劑的可回收性（5）溶劑的物理性質(zhì)（6）穩(wěn)定性，腐蝕性32計(jì)算任務(wù)：確定各種萃取過程中分離程度，以及為達(dá)到分離要求所需要的萃取劑用量和萃取理論級(jí)數(shù)。分類：（1）級(jí)式接觸式：單級(jí)，多級(jí)錯(cuò)流，多級(jí)逆流（2）連續(xù)（微分）接觸式基本工具：物料衡算和相平衡關(guān)系，計(jì)算萃取實(shí)際級(jí)數(shù)和連續(xù)逆流萃取設(shè)備高度時(shí)還需用傳質(zhì)速率方程。（萃取過程熱效應(yīng)較小，可認(rèn)為是等溫操作，不作熱量衡算）理論萃取級(jí)：即無論進(jìn)入該級(jí)的兩股液流（原料、溶劑或前一級(jí)的萃余相和后一級(jí)的萃取相）的組成如何，經(jīng)過萃取后，從該級(jí)流出的萃取相和萃余相為互成平衡的兩個(gè)相。第三節(jié)液液萃取過程的計(jì)算

計(jì)算任務(wù)：確定各種萃取過程中分離程度，以及為達(dá)到分離要求所需337.3.1單級(jí)萃取計(jì)算

(1)流程

單級(jí)萃取流程示意圖mF,xF混合器澄清槽mSmM,zxE,ymR,x7.3.1單級(jí)萃取計(jì)算單級(jí)萃取流程示意圖mF,x34（2）特點(diǎn)

原料液與溶劑一次性接觸。

萃取相與萃余相達(dá)到平衡。（3）計(jì)算已知原料液的處理量及組成（生產(chǎn)工藝給定），計(jì)算：操作型：給定S的用量mS及組成，求萃取相E與萃余相R的量mE和mR及組成y、x。設(shè)計(jì)型：根據(jù)給定的原料液F及規(guī)定的分離要求，求溶劑S用量。（2）特點(diǎn)35①操作型計(jì)算求解方法

a）依S的用量mS及F的量mF和組成xF確定和點(diǎn)M：ABKSMF①操作型計(jì)算求解方法ABKSMF36

b）確定E，R的量及組成采取圖解試差法確定E，R的組成。由杠桿定律確定E和R的量：A單級(jí)萃取圖解法BKERSMFb）確定E，R的量及組成由杠桿定律確定E和R的量：A37化工原理-7章液液萃取課件38

c)

確定萃取液與萃余液的組成及量脫除溶劑量為：A

單級(jí)萃取圖解法BKERSR’E’MFA

單級(jí)萃取圖解法BKERSR’E’MFc)確定萃取液與萃余液的組成及量脫除溶劑量為：A39

②設(shè)計(jì)型計(jì)算求解方法一般規(guī)定萃余相R的x或萃余液R’的x’.

解法：由R得到E，連接F、Ｓ得交點(diǎn)Ｍ；溶劑用量：進(jìn)而，得到萃取液、萃余液的量和組成。ABKERSR’MF單級(jí)萃取圖解法BKERSR’E’MFA②設(shè)計(jì)型計(jì)算求解方法溶劑用量：進(jìn)而，得到萃取液、萃余40化工原理-7章液液萃取課件41

（3）最大溶劑用量及最小溶劑用量減小S，則Ｍ靠近F，當(dāng)Ｍ達(dá)到R2時(shí)混溶，故Ｍ位于R2時(shí)的溶劑用量為mS

min。當(dāng)

mS=mSmax時(shí)當(dāng)mS=mSmin時(shí)單級(jí)萃取的溶劑范圍：mSmin<mS<mSmax增加S，則Ｍ靠近S，當(dāng)M點(diǎn)達(dá)到Ｅ1時(shí)混溶，故Ｍ位于Ｅ1時(shí)的溶劑用量為mS

max。

溶劑用量對(duì)單級(jí)萃取的影響ABESRE1MFxE2R2R1（3）最大溶劑用量及最小溶劑用量減小S，則Ｍ靠近F，當(dāng)42化工原理-7章液液萃取課件43化工原理-7章液液萃取課件44（4）萃取液的最大濃度當(dāng)S=Smin時(shí)，E的濃度yA最大，但y’A一般不是最大。

過S點(diǎn)作溶解度曲線的切線得點(diǎn)E，求得R，得M點(diǎn)，于是得：ABE2SFR2ME’2E’y’maxy’2圖解萃取液的最大組成E1R11.01.00（4）萃取液的最大濃度當(dāng)S=Smin時(shí)，E的濃度yA最45萃取液的最大濃度確定:ABE2SFR2ME’2E’y’maxy’2圖解萃取液的最大組成E1R11.01.00萃取液的最大濃度確定:ABE2SFR2ME’2E’y’max46

注意：

如果M點(diǎn)在兩相區(qū)外相交，說明超出萃取范圍，不能進(jìn)行萃取操作，由R1點(diǎn)確定的溶劑用量為該操作條件下的最小溶劑用量mS,min。ABSE1FERR1M’y’A注意：如果M點(diǎn)在兩相區(qū)外相交，說明超出萃取范圍，不能477.3.2多級(jí)錯(cuò)流萃取的計(jì)算

（1）流程

qmR’n多級(jí)錯(cuò)流萃取流程圖qmSEqmE’nqmS1qmRiqmEiqmRi-1qmENqmR1qmE2qmF,xFqmE’qmE1qmRNqmSnqmSiqmS2qmR2qmRn-1qmRi7.3.2多級(jí)錯(cuò)流萃取的計(jì)算qmR’n多級(jí)錯(cuò)48（2）特點(diǎn)△溶劑耗量較大，溶劑回收負(fù)荷增加,△設(shè)備投資大。（3）計(jì)算①設(shè)計(jì)型計(jì)算

已知：

qmＦ、xF，規(guī)定各級(jí)qmＳ量，

求：達(dá)到一定的分離要求所需的理論級(jí)數(shù)Ｎ。②操作型問題

已知：理論級(jí)數(shù)估計(jì)：分離能力。

說明：解決方法基本相同。（2）特點(diǎn)49多級(jí)錯(cuò)流萃取圖解計(jì)算：多級(jí)錯(cuò)流萃取ABKE1R1SFE2R2E3R3E4R4M4M3M2M1多級(jí)錯(cuò)流萃取圖解計(jì)算：多級(jí)錯(cuò)流萃取ABKE1R50化工原理-7章液液萃取課件517.3.3多級(jí)逆流萃取的計(jì)算（1）流程多級(jí)逆流萃取流程圖qmSRqmR’qmRNqmSqmRiqmEi+1qmRi-1qmEiqmR2qmE2qmF,xFqmE’qmE1qmSE7.3.3多級(jí)逆流萃取的計(jì)算多級(jí)逆流萃取流52（2）特點(diǎn)連續(xù)逆流操作，分離程度較高。（3）計(jì)算設(shè)計(jì)型問題：已知S的組成，qmF、xF,

規(guī)定qmS/qmF

（溶劑比）和分離要求，求N

。

解決方法：每級(jí)內(nèi)平衡。

即Ei和Ri平衡，若能確定Ri組成xi和E

i+1

組成yi+1之間的關(guān)系，即可求得理論級(jí)數(shù)（逐級(jí)計(jì)算)

。iR

i-1E

i+1RiEi（2）特點(diǎn)即Ei和Ri平衡，若能確定Ri組成xi53a）總物料衡算說明：M點(diǎn)是F、S的和點(diǎn)，也是E1、RN的和點(diǎn)。利用杠桿定律：注意:E1和RN不是共軛相。①三角形相圖圖解法ABE1RNSMFR’Na）總物料衡算說明：M點(diǎn)是F、S的和點(diǎn)，也是E1、RN的和點(diǎn)54

b）各級(jí)的物料衡算第一級(jí)第二級(jí)……第N級(jí)于是：

此式說明：各級(jí)間的物流之差為一常數(shù)，且D為各級(jí)物流的公共差點(diǎn)（極點(diǎn)）。b）各級(jí)的物料衡算第二級(jí)……第N級(jí)于是：55c）逐級(jí)圖解過程已知F、S可確定M，由M、RN可確定E1。c）逐級(jí)圖解過程56由E1通過平衡關(guān)系確定R1，R1和D連線確定E2,由E1通過平衡關(guān)系確定R1，R1和D連線確定E2,57多級(jí)逆流萃取圖解法如此交替直至萃余相組成小于規(guī)定要求，則N為理論級(jí)數(shù)。多級(jí)逆流萃取圖解法如此交替直至萃余相組成小于規(guī)定要求，則N58化工原理-7章液液萃取課件59②利用分配曲線

N較多時(shí)，三角形相圖內(nèi)作圖不準(zhǔn)確。

a）畫分配曲線；

b）畫操作線；過D點(diǎn)畫級(jí)聯(lián)線，求得c）畫梯級(jí)得理論級(jí)數(shù)。

……

②利用分配曲線c）畫梯級(jí)得理論級(jí)數(shù)?！?0化工原理-7章液液萃取課件61（4）溶劑比對(duì)操作的影響①溶劑比和最小溶劑比

定義：溶劑比=qmS/qmF

說明：溶劑比的變化，引起差點(diǎn)D的變化，導(dǎo)致理論級(jí)數(shù)的變化。（4）溶劑比對(duì)操作的影響說明：溶劑比的變化，引起差點(diǎn)D的變62◆

qmS/qmF

較大，M→S，E1為F和D的和點(diǎn)，D點(diǎn)在三角形相圖右側(cè)，凈物流向左流動(dòng)?！?/p>

qmS/qmF減小，M→F，E1升高，D點(diǎn)遠(yuǎn)離S。

D點(diǎn)移到無窮遠(yuǎn)時(shí)D=0，級(jí)聯(lián)線互相平行。◆

qmS/qmF

再減小，F(xiàn)為E1和D的和點(diǎn)，D點(diǎn)落在三角形相圖左側(cè)，凈物流向右流動(dòng)?？梢姡骸魆mS/qmF較大，M→S，E1為F和D的和點(diǎn)63化工原理-7章液液萃取課件64分配曲線操作線132PxFy溶劑比對(duì)操作線的影響分配曲線操作線132PxFy溶劑比對(duì)操作線的影響65②最小溶劑比的求法

的位置，既和平衡關(guān)系有關(guān)，又和分離要求有關(guān)。夾緊點(diǎn)與Dmin的關(guān)系：②最小溶劑比的求法的位置，既和平衡關(guān)系有關(guān)，又和分66最小溶劑比的確定：操作范圍內(nèi)的聯(lián)結(jié)線延長，與RNS相交，

D點(diǎn)在右側(cè)，則取離S最近的點(diǎn)；

D點(diǎn)在左側(cè)，則取離S最遠(yuǎn)的點(diǎn)。最小溶劑比的確定：67RN連接F、Dmin點(diǎn)，與溶解度曲線相交于E1點(diǎn)，F(xiàn)E1則RNE1與FS的交點(diǎn)為和點(diǎn)M。M最小溶劑比：RN連接F、Dmin點(diǎn)，與溶解度曲線相交于E1點(diǎn)，F(xiàn)E1則R68化工原理-7章液液萃取課件69實(shí)際溶劑比的確定：

實(shí)際溶劑比取最小實(shí)際溶劑比的倍數(shù)。多級(jí)錯(cuò)流萃取與多級(jí)逆流萃取的比較：◆分離要求、溶劑一定時(shí)：多級(jí)逆流萃取比多級(jí)錯(cuò)流萃取板數(shù)少?！舭鍞?shù)一定時(shí)：多級(jí)逆流萃取比多級(jí)錯(cuò)流萃取溶劑用量少?！羯a(chǎn)上多采用逆流萃取操作。實(shí)際溶劑比的確定：多級(jí)錯(cuò)流萃取與多級(jí)逆流萃取的比較：70指：萃取相和萃余相逆流微分接觸，使兩相中的溶質(zhì)濃度沿流動(dòng)方向發(fā)生連續(xù)的變化。完成規(guī)定分離要求所需塔高或填料層高度的計(jì)算。8.3.4微分接觸式逆流萃取指：萃取相和萃余相逆流微分接觸，使兩相中的溶質(zhì)濃度沿流完成規(guī)71（1）理論級(jí)當(dāng)量高度法理論級(jí)當(dāng)量高度Hth：與物系、操作條件和設(shè)備形式有關(guān)，其值由實(shí)驗(yàn)確定。（2）傳質(zhì)單元數(shù)法取微元高度dHH微元接觸式逆流萃取示意圖（1）理論級(jí)當(dāng)量高度法理論級(jí)當(dāng)量高度Hth：與物系、操作條件72化工原理-7章液液萃取課件737.3.5回流萃取

逆流萃取上部增加增濃段，塔頂有萃取液回流。qmFy'1'2'12NN-1IIIxN'qmErqmSEqmDqmSRqmRNqmSqmR’N回流萃取流程7.3.5回流萃取qmFy'1'2'12NN-1IIIx74第四節(jié)超臨界氣體萃取簡介定義：利用超過臨界溫度、臨界壓力狀態(tài)下的氣體具有的特異溶解能力，選擇性地溶解混合液體或固體中的溶質(zhì)，分離液體或固體混合物的單元操作。（1）超臨界萃取基本原理C點(diǎn)：體系的界面消失，成為均相體系，稱為臨界點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度——臨界溫度對(duì)應(yīng)的壓力——臨界壓力第四節(jié)超臨界氣體萃取簡介（1）超臨界萃取基本原理C點(diǎn)：體系75超臨界狀態(tài)下體系的特點(diǎn)：既非氣體，亦非液體，卻既具有近似氣體的粘度和滲透能力，又具有接近液體的密度和溶解能力。常用的超臨界萃取溶劑——CO20-60201000530201040純CO2溫度、壓力和密度關(guān)系Bρ=120011001000900800200100700600500400300超臨界流體溫度/℃壓力/MPa二氧化碳－乙醇－水體系相平衡圖CO2H2OC2H5OHT=308.15Kp=10.1MPa超臨界狀態(tài)下體系的特點(diǎn)：既非氣體，亦非液體，卻既具有近似氣體76（2）超臨界萃取的原則流程流程主要分為兩部分：①在超臨界狀態(tài)下，溶劑氣體與原料接觸進(jìn)行萃取獲得萃取相；②將萃取相進(jìn)行分離，脫除溶質(zhì)，再生溶劑。改變壓力或溫度的超臨界萃取流程加熱器原料萃取相溶劑萃取產(chǎn)物萃余相萃取器分離器減壓閥壓縮機(jī)原料萃取相溶劑萃取產(chǎn)物萃余相萃取器分離器閥門泵冷卻器

改變壓力和溫度的超臨界萃取流程（2）超臨界萃取的原則流程流程主要分為兩部分：改變壓力或溫度77采用吸附分離的超臨界萃取流程：

采用吸附分離的超臨界萃取流程閥門原料萃取相溶劑吸附劑萃余相萃取器吸附器泵采用吸附分離的超臨界萃取流程：采用吸附分離的超臨界78超臨界萃取的特點(diǎn)：①操作溫度一般較低，接近室溫；②過程易于調(diào)節(jié)；③分離工藝流程簡單；④萃取效率一般高于液體萃取，不會(huì)引起被萃取物質(zhì)的污染且不進(jìn)行溶劑蒸餾；⑤體系的沸點(diǎn)和溶解度與溶劑和溶質(zhì)的種類有關(guān)；⑥萃取過程在高壓下進(jìn)行，設(shè)備及工藝技術(shù)要求較高，投資大.⑦間歇操作，無法連續(xù)操作。（3）超臨界流體萃取的應(yīng)用化學(xué)工業(yè)：廢水中微量有機(jī)物的去除、共沸物的分離等；醫(yī)藥工業(yè)：藥品有效成分的萃取、脂肪質(zhì)的分離精制等；食品工業(yè)：植物油的萃取、咖啡和茶的脫咖啡因等。超臨界萃取的特點(diǎn)：（3）超臨界流體萃取的應(yīng)用化學(xué)工業(yè)：廢水中79第五節(jié)液液萃取設(shè)備要求：提供適宜的傳質(zhì)條件，使兩相充分有效地接觸并伴有較高程度的湍流，保證兩相之間迅速有效地進(jìn)行傳質(zhì)，并使兩相得到及時(shí)、完善的分離。分類：

（1）按兩相接觸方式劃分逐級(jí)接觸——濃度呈階躍式變化，微分接觸式——濃度連續(xù)變化。（2）按外界是否輸入機(jī)械能劃分重力流動(dòng)設(shè)備、外加能量的設(shè)備。（3）按設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和形狀劃分組件式——由單級(jí)萃取設(shè)備組合；塔式——板式塔、噴灑塔、填料塔。

7.5.1萃取設(shè)備的基本要求與分類

第五節(jié)液液萃取設(shè)備7.5.1萃取設(shè)備的基本要求與分類80一、混合澄清槽（1）結(jié)構(gòu)混合－澄清器輕相重相重相輕相7.5.2常用萃取設(shè)備簡介一、混合澄清槽（1）結(jié)構(gòu)混合－澄清器輕相重相重相輕相7.81（2）優(yōu)點(diǎn)①處理量大，級(jí)效率高；②結(jié)構(gòu)簡單，容易放大和操作；③兩相流量比范圍大，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠，易于開、停工；對(duì)物系的適應(yīng)性好，對(duì)含有少量懸浮固體的物料也能處理；④易實(shí)現(xiàn)多級(jí)連續(xù)操作，便于調(diào)節(jié)級(jí)數(shù)。不需高大的廠房和復(fù)雜的輔助設(shè)備。（3）缺點(diǎn)①占地大，溶劑儲(chǔ)量大。②需要?jiǎng)恿嚢韬图?jí)間物流輸送設(shè)備，設(shè)備費(fèi)和操作費(fèi)較高。（4）應(yīng)用適用于所需級(jí)數(shù)少、處理量大的場合。（2）優(yōu)點(diǎn)（3）缺點(diǎn)（4）應(yīng)用82Elgin型噴淋萃取塔輕相重相輕相重相Elgin型噴淋萃取塔二、塔式萃取設(shè)備

（1）噴灑塔（噴淋塔）特點(diǎn)：無塔內(nèi)件，阻力小，結(jié)構(gòu)簡單，投資少易維護(hù)。但兩相很難均勻分布，軸向反混嚴(yán)重，理論級(jí)數(shù)不超過1~2級(jí)，傳質(zhì)系數(shù)小。輕相重相輕相重相Elgin型噴淋萃取塔輕相重相輕相重相Elgin型噴淋萃取塔83（2）篩板萃取塔

萃取過程中的篩板塔輕液輕液重液重液篩板輕液分散在重液內(nèi)的混合液分散相聚集界面溢流管（2）篩板萃取塔84篩板塔

篩板塔85塔板上兩相