《第九章萃取课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第九章萃取课件.ppt（33页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、2022/12/3,第九章 液液萃取,第一节 液液萃取的基本原理第二节 萃取操作流程与萃取过程的计算第三节 液-液萃取设备,2022/12/3,第一节 液液萃取的基本原理一、液液萃取简介,1.萃取原理: 利用液体混合物中各组分在溶剂中溶解度的差异而实现分离。液-液萃取是分离均相液体混合物的单元操作之一。,溶质 A ：,混合液中欲分离的组分,稀释剂（原溶剂）B：,混合液中的溶剂,萃取剂S：,所选用的溶剂,2022/12/3,2.基本过程描述,萃取相(S+A+B),萃余相(B+A+S),1.加料混合2.静置分相3.两相分离4.分别回收萃取剂后得产品。,2022/12/3,3.分离对象,均相液-液混
2、合物,1）相对挥发度等于或者接近1 (如：烷烃/芳烃)2）重组分含量少，轻组分含量多(水-HAc)(含酚废水处理)3）混合液含热敏性物质（药物）,4.萃取操作的特点选择适宜的溶剂是一个关键问题 两个液相应具有一定的密度差 溶质与萃取剂的沸点差大有利,2022/12/3,二、液液萃取在工业上的应用,1.液液萃取在石油化工中的应用分离轻油裂解和铂重整产生的芳烃和非芳烃混合物 用酯类溶剂萃取乙酸，用丙烷萃取润滑油中的石蜡以HF-BF3作萃取剂，从C8馏分中分离二甲苯及其同分异构体2.在生物化工和精细化工中的应用 以醋酸丁酯为溶剂萃取含青霉素的发酵液香料工业中用正丙醇从亚硫酸纸浆废水中提取香兰素 食品
3、工业中TBP从发酵液中萃取柠檬酸 3.湿法冶金中的应用用溶剂LIX63-65等螯合萃取剂从铜的浸取液中提取铜,2022/12/3,三、三元体系液-液相平衡,三元物系,溶质A完全溶于原溶剂B及萃取剂S中，萃取剂S与原溶剂B完全不互溶 形成完全不互溶的混合液。,溶质A完全溶于原溶剂B及萃取剂S中，萃取剂S与原溶剂B部分互溶 形成部分互溶的混合液。,萃取剂S与原溶剂B部分互溶，与溶质A部分互溶形成两对部分互溶的混合液。,第一种情况很少，第三种情况尽量避免，本章讨论第二种情况。,1.三元组成在三角形相图中的表示方法,三个顶点：纯物质,三条边上的点：二元混合物的组成,A,B,S,H,M,H点的组成为：,
4、三角形内的任一点：一定组成的三元混合物,M点的组成为：,M点：横坐标表示萃取剂S的质量百分数,纵坐标表示溶质A的质量百分数,2.液-液平衡关系在三角形相图上的表示法,（1）溶解度曲线与联结线（共轭线）,溶解度曲线由若干组共轭相的组成点连接而成的曲线。,P,P点：临界混溶点,又叫褶点。该点R、E两相组成完全相同。,A,S,B,混合液A+B,萃取剂S,萃取相E(S+A+B),萃余相R(B+A+S),溶解度曲线与联结线,单相区,两相区,M,R,E,平衡时的两液层R相和E相叫共轭相，两共轭相组成点的连线叫联结线。,2022/12/3,3.辅助曲线（又称共轭曲线）,辅助线的作法,C1,C2,C3,P,辅
5、助线 的作用：求任一平衡液相的共轭相,R,E,一定温度下，任何物系的连结线有无穷多条，R、E两相组成有实验测定。因此常用一条辅助曲线间接表示互成平衡的两液层组成之间的关系。,2022/12/3,4.杠杆规则,两相区内任一点M代表的混合液分为两个液层，即互成平衡的R相和E相. M点：合点； R、E：差点。它们之间的量关系符合杠杆规则。,萃取物料衡算的依据,单相区,两相区,R,E,同理：若M由F和S混合而成，M为合点，F点和S点为差点，它们之间的量关系符合杠杆规则。,在三角型相图中，如果由两相混合成一个体系（或由一个体系分成两相），原来两相的组成点和混合后体系的组成点一定在一条直线上，并且两相质量
6、的比与线段距离成反比。,2022/12/3,5.分配系数和分配曲线,1）分配系数,分配系数表达了某一组分在两个平衡液相中的分配关系。 kA值与联结线的斜率有关。,式中：yA、yB组分A、B在萃取相E中的质量分数；xA、xB 组分A、B在萃余相R中的质量分数。,2022/12/3,联结线的斜率0 kA1，yAxA,联结线的斜率为0 kA =1，yA=xA,联结线的斜率0 kA1， yAxA,kA值愈大，萃取分离的效果愈好。,2022/12/3,四、萃取过程在三角形相图上的表示,M,2022/12/3,【例题9-1】,P,P(乙酸52.3，苯40.5，水7.2)：单相体系，临界混溶点,乙酸,水,苯
7、,根据乙酸-苯-水三元体系液-液平衡数据在等腰直角三角形坐标上画出溶解度曲线；联接线； 临界混溶点及辅助线。,2022/12/3,【例题9-2】,R,E,Q,P,乙酸,水,苯,(1)在图中画出R点：乙酸0.15、水0.005、苯0.845(2)过R点作水平线与辅助线交点Q(3)过Q点作垂线与溶解度曲线交点E(4)连接RE即为所求联结线(5)由E点读出乙酸0.59、水0.37、苯0.04,解：1.图解求萃取相E的组成,2.求乙酸在两液相中的分配系数kA,2022/12/3,五、影响萃取操作的主要因素,（1）萃取剂的选择性和选择性系数,1.萃取剂的选择,主要有三个方面：萃取剂的选择；物系的性质；操
8、作温度和设备。,分配系数kA愈大，kB愈小，选择性系数愈大 选择性系数表示萃取剂S对组分A、B溶解能力差别的大小,2022/12/3,=1 ，,A、B两组分不适宜用萃取分离；,1，萃取时组分A可以在萃取相中浓集，越大，组分A与B萃取分离的效果越好。,2022/12/3,B、S互溶度越小，分层区面积越大，可能得到的萃取液的最高浓度ymax较高，愈有利于萃取分离。,（2）萃取剂S与稀释剂B的互溶度,组分B与S的互溶度影响溶解度曲线的形状和分层面积。,2022/12/3,（3）萃取剂回收的难易与经济性,萃取剂需要回收循环使用，萃取剂回收的难易直接影响萃取的操作费用。回收萃取剂通常用蒸馏或蒸发。,（4
9、）萃取剂的物理性质,萃取剂的密度 萃取剂与被分离混合物应有较大的密度差。界面张力 界面张力较大时，有利于分层；界面张力过大，难以使两相混合良好；界面张力较小时，两相难以分离。首要考虑的还是满足分层的要求。一般不选界面张力过小的萃取剂 。,一般工业要求 为了便于操作、输送及储存，萃取剂的粘度小、凝固点低、不易燃、毒性小、化学稳定、热稳定、抗氧化、对设备腐蚀性小，来源容易，价格便宜等 。,2022/12/3,2.操作温度对相平衡关系的影响,温度互溶度两相区面积对萃取有利；但温度流体粘度不利于两相间的分散、混合和分离。所以温度的选择应综合考虑。,T1T2T3,2022/12/3,第二节 萃取操作流程
10、与萃取过程的计算,一、单级萃取的流程与计算 二、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 四、连续逆流萃取的流程与计算,2022/12/3,液液萃取的基本流程,单组分萃取,双组分萃取（回流萃取）,单级萃取或并流接触萃取,多级错流萃取,多级逆流萃取,连续逆流萃取,2022/12/3,一、单级萃取的流程与计算,萃取剂与稀释剂部分互溶,回收溶剂S后得萃余液R,回收溶剂S后得萃取液E,原料液处理量F和原料液组成XF一定，萃余相R(或萃余液R)的组成为生产中所要控制的指标。通过计算求萃取剂S的用量、萃取相E和萃余相R的量及组成。,E,M,作图：a.在ABS三元相图上连接纯溶剂组成点S和
11、原料液组成点F，原料液和萃取剂混合液组成点M一定在直线SF上；,c.画出已知萃余相组成点R，连接S和R与溶解度曲线的交点R为萃余相组成点，由R点利用辅助线求出萃取相组成点E，连接RE与SF的交点M为混合液组成点。,b.根据液-液平衡数据画出溶解度曲线和辅助曲线；,求萃取剂用量S:, 求R、E及R、E的量：,2022/12/3,【例题9-3】,【例题9-3】用三氯乙烷萃取丙酮-水体系中的丙酮，原料液质量F=120kg,含丙酮54kg，萃取后萃余相中丙酮含量10%（质量分数），求：所需萃取剂三氯乙烷的量S；所得萃取相的量及其丙酮的质量分数； 将萃取相中的丙酮全部回收后所得萃取液的量。,解：根据三组
12、分体系的液-液平衡数据绘出溶解度曲线和辅助曲线,R,E,H,A(丙酮),S(三氯乙烷）,B(水),所需萃取剂三氯乙烷的量S,a. 原料液中丙酮质量分数为：54/120=0.45，在AB边上找到F点，连接SF。,F,b. 已知萃余相中丙酮含量10%在与溶解度曲线上标出R点(R、R重合),c. 过R点作水平线交辅助线与H点，过H作垂线交溶解度曲线于E点，连接RE交SF于M点。,M,2022/12/3,所得萃取相E的量及其丙酮的质量分数,图中E点所对应的纵坐标即为萃取相中丙酮质量分数0.15, 将萃取相中的丙酮全部回收后所得萃取液的量及组成,连接SE并延长与AB线交于E 点，从图中读出萃取液中丙酮质
13、量分数为0.95,2022/12/3,二、多级萃取流程,1. 多级错流萃取流程,将多个单级萃取设备串联使用，并在每一级中加入新鲜萃取剂。如图,从第一级开始分出的萃余相逐级引入下一级，最后进入萃取剂回收装置，得萃余液R。各级分出的萃取相E1、E2、E3.汇集后送到萃取剂回收设备，得到萃取液E。,流程特点：每一级都加入新鲜萃取剂，推动力增加有利于萃取传质，但萃取剂用量大，回收和输送能耗增加。,2022/12/3,2. 多级逆流萃取流程,原料液从第一级加入依次通过各级从最后一级排出，分出萃余相RN中的萃取剂后得萃余液R。萃取剂S从最后一级加入与原料液相反方向依次通过各级从第一级排出，分出萃取E1中的萃取剂剂后得萃取液E。,多级逆流与多级错流相比萃取剂消耗量大为减少，流程简单，能耗降低。工业上应用广泛。,2022/12/3,3. 连续逆流萃取的流程,2022/12/3,第三节 液-液萃取设备,2022/12/3,P233习题9-1,2022/12/3,P233习题9-2,
