《萃取過程及設(shè)備》課件

萃取過程及設(shè)備萃取是分離化學(xué)物質(zhì)的重要方法，利用不同物質(zhì)在溶劑中的溶解度差異，將目標(biāo)物質(zhì)從混合物中分離出來。萃取廣泛應(yīng)用于化學(xué)、醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域，例如天然產(chǎn)物提取、藥物分離純化等。什么是萃取?分離技術(shù)萃取是一種分離混合物的技術(shù)，利用不同物質(zhì)在兩種互不相溶溶劑中的溶解度差異，將目標(biāo)物質(zhì)從一種溶劑轉(zhuǎn)移到另一種溶劑中。溶解度差異萃取的原理基于目標(biāo)物質(zhì)在不同溶劑中具有不同的溶解度，從而實現(xiàn)物質(zhì)的分離。萃取劑選擇選擇合適的萃取劑是萃取成功的關(guān)鍵，需要考慮萃取劑與目標(biāo)物質(zhì)的親和性、溶解度、沸點等因素。萃取的原理萃取是利用物質(zhì)在不同溶劑中的溶解度差異，將目標(biāo)物質(zhì)從一種溶劑中轉(zhuǎn)移到另一種溶劑中的分離方法。萃取過程通常使用兩種互不相溶的溶劑，一種是萃取劑，另一種是原料液。目標(biāo)物質(zhì)在萃取劑中的溶解度比在原料液中更高，因此會從原料液中轉(zhuǎn)移到萃取劑中。影響萃取效果的因素11.溶劑的選擇溶劑的選擇對萃取效率至關(guān)重要，影響著萃取過程的效率和成本。22.溫度萃取溫度影響著溶質(zhì)在溶劑中的溶解度和分配系數(shù)。33.相互作用萃取過程涉及溶質(zhì)、溶劑和萃取劑之間的相互作用，影響著萃取效率。44.比例萃取劑和原料的比例也影響著萃取過程的效率，影響著萃取率。液-液萃取1混合兩種互不相溶的液體混合在一起2接觸兩種液體充分接觸，使目標(biāo)物質(zhì)從一種液體轉(zhuǎn)移到另一種液體中3分離分離出富含目標(biāo)物質(zhì)的液體液-液萃取是一種利用兩種互不相溶的液體之間的溶解度差異，將目標(biāo)物質(zhì)從一種液體中分離出來的方法。具體步驟包括混合、接觸和分離。目標(biāo)物質(zhì)溶解度高的液體稱為萃取劑，溶解度低的液體稱為萃余液。液-液萃取的裝置萃取塔萃取塔是進行液-液萃取的主要設(shè)備，其設(shè)計需要考慮傳質(zhì)效率、流體力學(xué)和操作穩(wěn)定性。離心萃取機離心萃取機利用離心力分離兩種互不相溶的液體，提高萃取效率，適用于處理高粘度或含固體顆粒的混合物。攪拌槽攪拌槽適合小規(guī)模液-液萃取操作，利用機械攪拌提高兩相之間的接觸面積，但效率較低。板式萃取器板式萃取器由多個水平板組成，通過多級接觸增強傳質(zhì)效率，適用于處理流量較小的混合物。固-液萃取1固體固體物質(zhì)2溶劑液體溶劑3混合物固體溶解在液體中4萃取分離目標(biāo)物質(zhì)固-液萃取是指將固體物質(zhì)與液體溶劑混合，使目標(biāo)物質(zhì)溶解在溶劑中，再分離出溶液的方法。固-液萃取常用于從植物中提取有效成分，如中草藥提取、咖啡豆提取等。固-液萃取的裝置固-液萃取是一種常見的萃取方式，用于從固體物質(zhì)中提取目標(biāo)物質(zhì)。固-液萃取裝置通常包括浸提罐、過濾裝置和溶劑回收系統(tǒng)。浸提罐用于將固體物質(zhì)浸泡在溶劑中，使其溶解并釋放目標(biāo)物質(zhì)。過濾裝置用于分離固體殘渣和萃取液，以獲得目標(biāo)物質(zhì)的溶液。溶劑回收系統(tǒng)用于回收萃取過程中使用的溶劑，以減少浪費并提高經(jīng)濟效益。氣-液萃取氣-液萃取氣-液萃取是一種利用氣體溶劑來萃取液體中的目標(biāo)組分的方法。該方法適用于氣體溶解度高的組分，如芳香族化合物或揮發(fā)性有機化合物。原理氣體溶劑與液體混合物接觸，目標(biāo)組分從液體中轉(zhuǎn)移到氣體溶劑中，然后通過分離操作，將目標(biāo)組分從氣體溶劑中分離出來。應(yīng)用氣-液萃取廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、化工行業(yè)等，用于分離、提純各種物質(zhì)，如香料、天然產(chǎn)物、藥物等。氣-液萃取的裝置氣-液萃取的裝置，主要用于從氣體混合物中分離出目標(biāo)組分。氣體通過萃取塔底部進入，與逆流的溶劑接觸，溶解目標(biāo)組分，再經(jīng)分離得到目標(biāo)組分。選擇性高，能耗低，是氣體分離的重要方法。萃取工藝流程設(shè)計1確定目標(biāo)產(chǎn)物明確需要提取的物質(zhì)，比如特定化合物或有效成分。2選擇合適的萃取劑選擇與目標(biāo)產(chǎn)物具有良好溶解性和選擇性的萃取劑，同時考慮安全性和成本因素。3設(shè)計萃取過程根據(jù)物料特性和工藝要求，選擇合適的萃取設(shè)備和操作條件，如溫度、壓力、時間等。4優(yōu)化工藝參數(shù)通過實驗和模擬，調(diào)整萃取劑用量、萃取時間等參數(shù)，以提高萃取效率和產(chǎn)品質(zhì)量。5安全環(huán)保評估對萃取過程進行風(fēng)險評估，制定相應(yīng)的安全操作規(guī)程和環(huán)境保護措施。多級萃取過程1一級萃取初始階段2二級萃取進一步分離3三級萃取提高萃取效率4多級萃取最終目標(biāo)多級萃取是指將萃取過程重復(fù)進行多次，以提高萃取效率和分離效果。每次萃取都使用新鮮的溶劑，并在下一級萃取中使用上級萃取后的溶劑。多級萃取可以提高目標(biāo)物質(zhì)的濃度，降低溶劑用量。逆流多級萃取工作原理萃取劑和料液逆向流動，多級接觸，提高萃取效率。優(yōu)點萃取效率高溶劑用量少設(shè)備占地面積小應(yīng)用廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化工、食品等行業(yè)。并聯(lián)多級萃取1提高萃取效率增加萃取級數(shù)，提高萃取效率。2減少溶劑用量降低成本，節(jié)約資源。3提高產(chǎn)品純度提高產(chǎn)品質(zhì)量。并聯(lián)多級萃取是一種常用的萃取方式，通過多級萃取，可以提高萃取效率，減少溶劑用量，提高產(chǎn)品純度。萃取設(shè)備的選型物料性質(zhì)物料的物理化學(xué)性質(zhì),如密度、粘度、溶解度等,會影響萃取設(shè)備的選擇。萃取過程萃取方式、操作條件,如溫度、壓力、液位等,也需要考慮。生產(chǎn)規(guī)模生產(chǎn)規(guī)模決定了設(shè)備的尺寸、處理能力和運行成本。經(jīng)濟效益設(shè)備成本、運行成本、維護成本等都需要考慮。萃取塔的構(gòu)造特點萃取塔通常由塔體、填料層、塔板、分配器、收集器、進料口、出料口等組成。塔體是萃取塔的主體，填料層是萃取塔的核心，塔板用于控制液體流動方向，分配器用于將進料均勻分配到塔板上，收集器用于收集萃取液和萃余液，進料口和出料口用于進出物料。萃取塔的操作條件溫度溫度影響萃取效率和溶解度。溫度升高，溶解度增加，萃取效率提高，但同時也會增加蒸汽損失，因此需要選擇合適的溫度。壓力壓力影響萃取塔內(nèi)的液相和氣相平衡，進而影響萃取效率。高壓可以提高溶解度，但也會增加設(shè)備的成本和能耗。流量流量影響萃取塔的停留時間，進而影響萃取效率。流量過大，停留時間短，萃取效率降低；流量過小，則會延長萃取時間，增加能耗。物料性質(zhì)物料的性質(zhì)，如密度、粘度、表面張力等，會影響萃取塔的操作條件和效率。萃取塔的性能參數(shù)萃取塔的性能參數(shù)是衡量其效率和經(jīng)濟效益的重要指標(biāo)，主要包括以下幾個方面：90%塔效率衡量萃取塔分離性能的重要指標(biāo)，一般是指萃取塔實際分離效果與理論分離效果的比值3-5m/s液泛速度指萃取塔在正常操作條件下，塔內(nèi)液相流速達到最大值時所對應(yīng)的流速，超過此速度則會造成液泛10-20m塔高影響萃取塔的投資成本，塔高越高，投資成本越高，但塔高也決定了塔的分離能力1-3m塔徑影響萃取塔的處理能力，塔徑越大，處理能力越大，但塔徑也決定了塔的投資成本萃取塔的控制方法參數(shù)監(jiān)控實時監(jiān)控萃取塔內(nèi)溫度、壓力、流量等關(guān)鍵參數(shù)，確保設(shè)備穩(wěn)定運行。自動控制采用自動控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)進料流量、溶劑流量和塔釜溫度等，優(yōu)化萃取效率。故障報警設(shè)定安全閾值，及時報警處理異常情況，防止事故發(fā)生。常見的萃取塔類型噴射萃取塔噴射萃取塔是一種常見的萃取塔類型。它利用噴射器將萃取劑噴入塔內(nèi)，與料液進行混合，從而實現(xiàn)萃取過程。噴射萃取塔具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便的特點，適用于處理高粘度、高濃度的料液。脈沖萃取塔脈沖萃取塔是一種新型的萃取塔類型。它利用脈沖波來促進萃取劑和料液的混合，提高萃取效率。脈沖萃取塔具有萃取效率高、能耗低等優(yōu)點，適用于處理高粘度、低濃度的料液。攪拌萃取塔攪拌萃取塔是一種利用機械攪拌來實現(xiàn)萃取劑和料液混合的萃取塔類型。它具有萃取效率高、操作靈活等特點，適用于處理各種類型和濃度的料液。旋轉(zhuǎn)萃取塔旋轉(zhuǎn)萃取塔是一種利用旋轉(zhuǎn)部件來實現(xiàn)萃取劑和料液混合的萃取塔類型。它具有萃取效率高、體積小等特點，適用于處理各種類型和濃度的料液。離心萃取機高效率分離離心萃取機利用離心力將兩種不同密度的液體分離，提高萃取效率。連續(xù)操作離心萃取機可以連續(xù)操作，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。結(jié)構(gòu)緊湊離心萃取機結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，易于安裝和維護。篩板萃取塔篩板萃取塔是一種常用的萃取設(shè)備，它由多層篩板組成，每層篩板之間設(shè)有液位控制裝置，以保證塔內(nèi)液位穩(wěn)定。在操作過程中，輕相液體從塔底進入，重相液體從塔頂進入，兩種液體在塔內(nèi)逆流接觸，在篩板上形成混合液層，輕相液體經(jīng)過篩板孔洞上升，重相液體則從篩板下方流出。泡沫萃取塔泡沫萃取塔利用氣泡來提高萃取效率。氣泡在液體中上升，增加了兩相之間的接觸面積，提高了傳質(zhì)速率。氣泡的形成和穩(wěn)定性影響萃取效果。泡沫萃取塔適用于處理含低濃度目標(biāo)物的溶液，例如，從廢水中去除重金屬。脈沖萃取塔脈沖萃取塔是一種新型的萃取設(shè)備，通過脈沖的液體流動來加強傳質(zhì)效率。它具有以下優(yōu)點:傳質(zhì)效率高操作穩(wěn)定易于控制溶劑回收11.經(jīng)濟效益回收溶劑可以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。22.環(huán)境保護回收溶劑可以減少污染，保護環(huán)境。33.資源利用回收溶劑可以重復(fù)利用，節(jié)約資源。44.安全生產(chǎn)回收溶劑可以避免溶劑揮發(fā)，提高安全生產(chǎn)。溶劑回收的方法蒸餾回收利用溶劑和萃取液沸點差異，通過蒸餾分離回收溶劑。蒸餾回收是常用的方法，操作簡單，效率高，但需要消耗大量能量。吸附回收利用吸附劑吸附溶劑，然后通過加熱或減壓脫附，回收溶劑。吸附回收適用于處理含溶劑量低的廢液，效率高，但吸附劑需要再生或更換。膜分離回收利用膜材料的選擇性透過性，將溶劑從萃取液中分離出來。膜分離回收是一種節(jié)能環(huán)保的方法，但對膜材料的要求較高，成本相對較高。其他方法除了以上三種方法外，還有其他一些溶劑回收方法，如結(jié)晶法、萃取法等。選擇合適的溶劑回收方法取決于溶劑的性質(zhì)、萃取液的組成、回收效率和成本等因素。蒸餾回收1原理利用溶劑和萃取物沸點差異進行分離。在加熱條件下，沸點低的溶劑首先汽化，然后冷凝成液體，從而實現(xiàn)溶劑的回收。2工藝通常采用精餾塔進行操作。塔內(nèi)設(shè)置多層填料或塔板，以增大液氣接觸面積，提高分離效率。3優(yōu)點操作簡單，回收率較高，適用于大多數(shù)溶劑的回收。吸附回收1吸附劑的選擇選擇合適的吸附劑，如活性炭、沸石等。2吸附過程將溶劑蒸汽通入吸附床，使其被吸附劑吸附。3解吸過程利用升溫或降壓等方法，使溶劑從吸附劑上解吸下來。4再生過程對吸附劑進行再生處理，使其恢復(fù)吸附能力。吸附回收是利用吸附劑選擇性地吸附溶劑，從而實現(xiàn)溶劑的回收。常見的吸附劑包括活性炭、沸石等。吸附過程通常在常壓或略高于常壓下進行，解吸過程則需要升溫或降壓，使溶劑從吸附劑上解吸下來。再生過程則是對吸附劑進行處理，使其恢復(fù)吸附能力。膜分離回收1膜分離