1、2023-1-27第三章第三章 液液-液萃取液萃取一、一、单级萃取的流程与计算单级萃取的流程与计算 二、二、多级错流接触萃取的流程与计算多级错流接触萃取的流程与计算 三、多级逆流萃取的流程与计算多级逆流萃取的流程与计算 四、四、微分接触逆流萃取的流程与计算微分接触逆流萃取的流程与计算 第三节第三节 萃取过程的计算萃取过程的计算2023-1-27一、单级萃取的流程与计算一、单级萃取的流程与计算 1、单级萃取的流程 单级萃取流程示意图萃取剂萃取剂(S)混合槽混合槽沉降分离沉降分离脱除溶剂脱除溶剂萃取液萃取液ES S萃取相萃取相萃余相萃余相-SE-SR E原料液原料液F(A+B)萃余液萃余液RR理论
2、级ER2023-1-27ABKSFM2、单级萃取的特点(1)原料液与溶剂一次性接触；(2)萃取相与萃余相达到平衡。3、萃取过程在三角形相图上的表示(1)混合依S的用量mS及F的量mF和组成 xF确定和点M：FMmMSFSm原料液原料液F (A+B)萃取剂萃取剂(S)混合槽混合槽2023-1-27(2)分层 ABKSMFER利用辅助线采取图解试差法确定E，R的组成。由杠杆定律确定E和R的量：EMMRmmERRMEmmmEyARxA萃余相萃余相萃取相萃取相M2023-1-27(3)脱溶剂EFFRmmE RRFEmmmBKERSREMFA脱除溶剂量为：脱除溶剂量为：ESEEmmmRSRRmmm萃取液
3、萃取液E萃余液萃余液RS脱除溶剂脱除溶剂萃取相萃取相萃余相萃余相SE SRER2023-1-274、单级萃取的计算(1)萃取剂与稀释剂部分互溶的体系 原料液FFx萃取剂Ssy萃余相RRx萃取相EEyBKERSREMFAFSREMMFSFMSFREFRE FSREMFxSyRxEyMxMRERM xxEyxMRERM xxEyx RFEMREMRE2023-1-272023-1-27(2)萃取剂(S)与稀释剂(B)不互溶的体系 11FSBXSYSYBX11()()SFS YYB XX11()FSBYXXYS1 ()SFBYXXS()()kg AYkg S萃取相中溶质A的浓度()()kg AXkg
4、 B萃余相中溶质A 的浓度当萃取剂为纯溶剂时，YS=0 11()FBYXXS 单级萃取的操作线方程单级萃取的操作线方程 原料液BFX萃取剂SsY萃余相R1X萃取相E1Y2023-1-27直角坐标图解法直角坐标图解法 给F、S量和组成，求E、R的浓度 给定F量、组成及分离要求X，求S用量11()FSBYXXYS1 ()SFBYXXS2023-1-27 原料量F及组成一定，增大S，M向S点靠近。G G点：最大溶剂用量，点：最大溶剂用量，SmaxSmaxD D点：最小溶剂用量，点：最小溶剂用量，S Sminmin萃取操作萃取操作S S应满足下列条件：应满足下列条件：maxminSSSABSFS0RD
5、MEG萃取剂极限用量萃取剂极限用量：5、单级萃取过程萃取剂量的选择-部分互溶物系部分互溶物系2023-1-272023-1-272023-1-276、萃取液的最大浓度 当S=Smin时，E的浓度yA最大，但yA一般不是最大。过S点作溶解度曲线的切线得点E1，求得R1，得M点，于是得：FSmMSMFm时，溶剂用量的确定：当maxAAyymaxyy可见，ABE2SFR2ME2Eymaxy2 图解萃取液的最大组成E1R11.01.002023-1-27萃取液的最大浓度确定萃取液的最大浓度确定:ABE2SFR2ME2Eymaxy2 图解萃取液的最大组成E1R11.01.002023-1-27 注意：注
6、意：如果M点在两相区外相交，说明超出萃取范围，不能进行萃取操作，由R1点确定的溶剂用量为该操作条件下的最小溶剂用量m S,min。ABSE1FERR1MyA2023-1-27多级错流萃取流程示意图12nFFx1S1R1x1E1y2S2R2x2E2y1nR1nxnSnRnxnEny二、多级错流接触萃取的流程与计算二、多级错流接触萃取的流程与计算 1 1、多级错流接触萃取的流程、多级错流接触萃取的流程(1)溶剂耗量较大，溶剂回收负荷增加;(2)设备投资大。特点：2023-1-272 2、多级错流萃取过程、多级错流萃取过程-计算计算任务任务给定理论级数及分离要求，求溶剂用量给定理论级数及分离要求，求
7、溶剂用量S 给定溶剂用量及分离要求给定溶剂用量及分离要求，求理论级数求理论级数NT 给定理论级数及溶剂用量，求给定理论级数及溶剂用量，求E及及R组成组成2023-1-27ABSFR3R2R1E1E2E3M1M2M33 3、多级错流萃取计算、多级错流萃取计算-部分互溶部分互溶物物系系图解法（图解法（以以为例：为例：已知已知 xF、F、S，NT,求x）作溶解度曲线（作溶解度曲线（辅助线！辅助线！）确定确定F F、S S点点由杠杆定律确定由杠杆定律确定M M1 1由由M1M1及辅助线定及辅助线定R R1 1、E E1 1由由R R1 1、S S定定M M2 2由xn0,流动方向与R相同；0，流动方向
8、与E相同。2、多级逆流接触萃取的计算、多级逆流接触萃取的计算2023-1-271)萃取剂与稀释剂部分互溶的体系MERSFn1xFMxnnRF1E1R2E2R3E3R4Ex n计算 x n规定 n=4SREREREREFnnnii11211.多级逆流萃取操作中，原料液的流量F和组成xF、最终萃余相中溶质组成xn均由工艺条件规定，萃取剂的用量S和组成yS根据经济因素而选定，要求计算萃取所需的理论级数。2023-1-27溶剂比的影响S/F 较小FMnR1E在左侧2023-1-27溶剂比的影响S/F 较大FMnR1E 在右侧2023-1-27溶剂比的影响S/F 为某数值FMnR1E 在无穷远处2023
9、-1-27NNNiiRSREREREREFE1123121.2023-1-27c)画梯级得理论级数。画梯级得理论级数。1Fyx21yx32yx 1iiyx N较多时，三角形相图内作图不准确,利用分配曲线与操作线，采用阶梯法。利用分配曲线与操作线，采用阶梯法。步骤：a)画分配曲线；画分配曲线；b)画操作线；画操作线；过D点画级联线，求得2023-1-27还可以利用解析方法，详见教材。2023-1-272)萃取剂与稀释剂完全不互溶的体系(1)在X-Y直角坐标图中的图解法步骤：c)画梯级得理论级数。画梯级得理论级数。a)由平衡数据在由平衡数据在X-Y直角坐标直角坐标画分配曲线；画分配曲线；b)在在X
10、-Y直角坐标中直角坐标中画操作线；画操作线；11iiFBBYXYXSS(2)解析法1)11ln(ln1mSnSFmmAKYXKYXAAn2023-1-273)溶剂比和萃取剂的最小用量(1)溶剂比和最小溶剂比 定义：溶剂比=(S/F)溶剂比的变化，导致理论级数的变化，从而表达溶剂用量对设备费和操作溶剂比的变化，导致理论级数的变化，从而表达溶剂用量对设备费和操作费的影响。费的影响。SFSF，所需理论级数设备费，回收溶剂所消耗能量操作费；，所需理论级数设备费，回收溶剂所消耗能量操作费。xnmin1iiSFSSPEEN，操作线斜率联结线的斜率当时，点（夹紧点）对应的操作线和联结线重合此时，夹紧点附近各
11、级无分离能力，2023-1-27溶剂比=SF (S/F)较大，MS，E1为F和D的和点，D点在三角形相图右侧，净物流向左流动。(S/F)减小，MF，E1升高，D点远离S。D点移到无穷远时D=0，级联线互相平行。(S/F)再减小，F为E1和D的和点，D点落在三角形相图左侧，净物流向右流动。2023-1-27XF最小溶剂用量XnYSY11Y SB/)/(SB1YmaxminmaxSBmaxminBSnFSXXYY*1max(2)最小溶剂比的计算2023-1-272023-1-27四、微分接触逆流接触萃取的流程与计算四、微分接触逆流接触萃取的流程与计算 1、微分接触逆流接触萃取的流程、微分接触逆流接
12、触萃取的流程萃取相和萃余相逆流微分接触，使两相中的溶质浓度沿流动方向发生连续的变化。2023-1-272、微分接触逆流接触萃取的计算、微分接触逆流接触萃取的计算1)理论级当量高度法)(HETSnh 2)传质单元法FnXXXXXdXaKBhORORNHh 当分配曲线为直线时，萃余相总传质单元数的解析计算式为：111ln(1)11SFORSmmnmYXKNYAAXAK2023-1-27小结单元操作蒸馏吸收萃取分离物系液相混合物 气相混合物液相混合物分离依据挥发性差异 溶解度差异溶解度差异分子扩散反向扩散单向扩散单向扩散相平衡关系拉乌尔定律 亨利定律溶解度曲线物料衡算操作线操作线操作线最小比Rmin(L/V)min(S/B)min
