化工原理液液萃取和液固浸取概述-課件

第十章

液－液萃取和液－固浸取

通過(guò)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(guò)程進(jìn)行分析和計(jì)算。了解多級(jí)萃取過(guò)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1第十章液－液萃取和液－固浸取通過(guò)本章學(xué)習(xí)，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210.1液－液萃取概述10.1.1萃取的原理與流程第十精品資料3精品資料3你怎么稱呼老師？如果老師最后沒(méi)有總結(jié)一節(jié)課的重點(diǎn)的難點(diǎn)，你是否會(huì)認(rèn)為老師的教學(xué)方法需要改進(jìn)？你所經(jīng)歷的課堂，是講座式還是討論式？教師的教鞭“不怕太陽(yáng)曬，也不怕那風(fēng)雨狂，只怕先生罵我笨，沒(méi)有學(xué)問(wèn)無(wú)顏見(jiàn)爹娘……”“太陽(yáng)當(dāng)空照，花兒對(duì)我笑，小鳥(niǎo)說(shuō)早早早……”44一、萃取過(guò)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5一、萃取過(guò)程的原理形成兩相體系的方法引入一液相（萃取劑）分離二、萃取操作流程萃取操作示意圖6二、萃取操作流程萃取操作示意圖610.1.1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

710.1.1萃取的原理與流程第十章液－液萃取和液－固一、萃取過(guò)程的分類按有無(wú)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

8一、萃取過(guò)程的分類按有無(wú)化學(xué)反應(yīng)分類萃取化學(xué)萃取物理萃取√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(guò)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

√9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二、萃取操作的應(yīng)用萃取操作應(yīng)用場(chǎng)合溶質(zhì)濃度很低

,且為難揮發(fā)組分物系的分離熱敏性物系的分離相對(duì)揮發(fā)度物系的分離10二、萃取操作的應(yīng)用萃取操作應(yīng)用場(chǎng)合溶質(zhì)濃度很低,且為難揮第十章

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

11第十章液－液萃取和液－固浸取10.2液－液相平衡關(guān)系一、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(guò)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√12一、組成在三角形相圖上的表示方法萃取為三元物溶質(zhì)A原溶劑組成在三角形坐標(biāo)圖上的表示方法

M點(diǎn)D點(diǎn)ABS13組成在三角形坐標(biāo)圖上的表示方法M點(diǎn)D二、各組分量之間的關(guān)系－杠桿規(guī)則杠桿規(guī)則M=和點(diǎn)差點(diǎn)差點(diǎn)MAMBMA+MB14二、各組分量之間的關(guān)系－杠桿規(guī)則杠桿規(guī)則M=和點(diǎn)差點(diǎn)差點(diǎn)M杠桿規(guī)則的應(yīng)用

ABS液相Rr

kgxA、xS、xB

液相E

e

kgyA、yS、yB液相M

m

kgzA、zS、zB15杠桿規(guī)則的應(yīng)用ABS液相R液相E液相M1三、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Ⅰ類物系

Ⅱ類物系

√1.溶解度曲線的兩種形式①A完全溶于B及S，B與S不互溶②A完全溶于B及S，B與S部分互溶③A完全溶于B，A與S部分互溶B與S部分互溶16三、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17溶解度曲線(1)－已知聯(lián)結(jié)線共軛相均相區(qū)兩相區(qū)溶解度曲線臨溶解度曲線

(2)－已知輔助曲線輔助曲線溶解度曲線18溶解度曲線(2)－已知輔助曲線輔助曲線溶解度曲線18兩種溶解度曲線的互換由聯(lián)結(jié)線求輔助曲線19兩種溶解度曲線的互換由聯(lián)結(jié)線求輔助曲線19兩種溶解度曲線的互換由輔助曲線求聯(lián)結(jié)線20兩種溶解度曲線的互換由輔助曲線求聯(lián)結(jié)線202.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)212.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22第十章液－液萃取和液－固浸取10.2液－液相平衡關(guān)系一、以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示的平衡方程氣液平衡方程液液平衡方程萃取相中溶質(zhì)分?jǐn)?shù)萃余相中溶質(zhì)分?jǐn)?shù)分配系數(shù)23一、以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示的平衡方程氣液平衡方程液液平衡方程萃取相中若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24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(lái)，得到曲線稱為分配曲線。溶解度曲線分配曲線25三、分配曲線以xA為橫坐標(biāo)，yA為縱坐標(biāo)，在直角坐標(biāo)分配曲線的作法26分配曲線的作法26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10.2.3萃取劑的選擇27第十章液－液萃取和液－固浸取10.2液－液相平衡關(guān)系一、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)28一、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因?yàn)樗暂腿⌒Ч?/p>

萃取操作β

＝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)～29因?yàn)樗暂腿⌒Ч螺腿〔僮鳓拢?不能實(shí)現(xiàn)萃取分離一、萃二、萃取劑的選擇萃取劑選擇考慮的主要因素

選擇性系數(shù)β

原溶劑B與萃取劑S的互溶度

萃取劑回收的難易

萃取劑的其他物性

密度

表面張力

黏度

萃取劑的穩(wěn)定性、安全性、經(jīng)濟(jì)性30二、萃取劑的選擇萃取劑選擇考慮的主要因素選擇性系數(shù)β原溶10.1萃取過(guò)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(guò)程的計(jì)算10.3.1單級(jí)萃取的計(jì)算3110.1萃取過(guò)程概述第十章液－液萃取和液－固浸取1一、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

32一、B與S部分互溶物系已知：原料量F、原料組成x單級(jí)萃取圖解xF純?nèi)軇〧xRREMyE33單級(jí)萃取圖解xF純?nèi)軇〧xRREMyE33一、B與S部分互溶物系34一、B與S部分互溶物系34二、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XFYEXRYS—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/kgS35二、B與S不互溶物系若B與S完全不互溶萃取相中不含對(duì)溶質(zhì)A質(zhì)量衡算操作線方程斜率過(guò)點(diǎn)直角坐標(biāo)圖圖解法二、B與S不互溶物系36對(duì)溶質(zhì)A質(zhì)量衡算操作線斜率過(guò)點(diǎn)直角坐標(biāo)圖圖解法二、B與單級(jí)萃取圖解計(jì)算斜率–B/S37單級(jí)萃取圖解計(jì)算斜率–B/S37【例10-1】一定溫度下測(cè)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)β

；（4）在1000kg含30%A的原料液中加入多少kgS才能使混合液開(kāi)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。38【例10-1】一定溫度下測(cè)得的A、B、S三元物系的平衡數(shù)據(jù)如編號(hào)1234567891011121314E相yA

07.9152126.23033.836.53942.544.5454341.6yS

908274.267.561.155.850.345.741.433.927.521.716.515R相xA

02.557.51012.515.017.5202530354041.6xS

55.055.15.25.45.65.96.26.67.58.910.513.515例4-1附表A、B、S三元物系平衡數(shù)據(jù)（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）

39編號(hào)123456789101112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)β

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%40解：40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(kāi)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(kāi)始分層。分層時(shí)溶劑的用量可由杠桿規(guī)則求得，即