第十二章 萃取优秀课件.ppt

第十二章 萃取第1页，本讲稿共39页2022/11/28一、一、液液萃取简介液液萃取简介 1、萃取原理、萃取原理 在欲分离的液体混合物中加入一种与其中溶剂不溶或部分互溶的液体溶剂，经过充分混合，利用混合液中各各组组分分在在溶溶剂剂中中溶解度的差异溶解度的差异而实现分离的一种单元操作。溶质溶质 A：混合液中欲分离的组分 稀释剂（原溶剂）稀释剂（原溶剂）B：混合液中的溶剂 萃取剂萃取剂S：所选用的溶剂 第一节 概述第2页，本讲稿共39页2022/11/282、基本过程描述、基本过程描述混合液混合液A+B萃取剂(溶剂S)萃取相(S+A+B)萃余相萃余相(B+A+S)搅拌n加料加料n混合混合n分相分相n排除排除n纯化和回收纯化和回收第3页，本讲稿共39页2022/11/283、分离对象、分离对象液液混合物液液混合物1）相对挥发度等于或者接近1(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、萃取操作的特点n选择适宜的溶剂是一个关键问题 n两个液相应具有一定的密度差 n溶质与萃取剂的沸点差大有利 第4页，本讲稿共39页2022/11/28二、二、液液萃取在工业上的应用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、液液萃取在石油化工中的应用n分离轻油裂解和铂重整产生的芳烃和非芳烃混合物 n用酯类溶剂萃取乙酸，用丙烷萃取润滑油中的石蜡n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、在生物化工和精细化工中的应用 n以醋酸丁酯为溶剂萃取含青霉素的发酵液n香料工业中用正丙醇从亚硫酸纸浆废水中提取香兰素 n食品工业中TBP从发酵液中萃取柠檬酸 3、湿法冶金中的应用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第5页，本讲稿共39页2022/11/28三、三、液液萃取的基本流程液液萃取的基本流程 萃取单组分萃取 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 第6页，本讲稿共39页2022/11/28三元物系 溶质A可溶于稀释剂B及萃取剂S中，但萃取剂S与稀释剂B不互溶 溶质A可溶于稀释剂B及萃取剂S中，稀释剂B与萃取剂S也可部分互溶三元混合液中有两对组分可部分互溶，即溶质A与萃取剂S部分互溶，稀释剂B与萃取剂S也部分互溶第二节 三元体系液液相平衡第7页，本讲稿共39页2022/11/28一、组成在三角形相图上的表示方法一、组成在三角形相图上的表示方法 1、三元组成在三角形相图中的表示法、三元组成在三角形相图中的表示法 三个顶点：三个顶点：纯物质 三三条条边边上上的的点点：二元混合物的组成ABSHMDEGFKH点的组成为：第8页，本讲稿共39页2022/11/28 三角形内的任一点：三角形内的任一点：一定组成的三元混合物M点的组成为：直角三角形相图 M点的横坐标表示萃取剂S的质量百分数 纵坐标表示溶质A的质量百分数 第9页，本讲稿共39页2022/11/282、杠杆法则、杠杆法则 n三点共线 M点：合点 D、E：差点DEn线段成比例 萃取物料衡算的依据萃取物料衡算的依据第10页，本讲稿共39页2022/11/28二、液液-液平衡关系在三角形相图上的表示法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）、溶解度曲线与联结线（共轭线）1）溶解度曲线）溶解度曲线 单相区两相区FMRE共轭相：共轭相：R相和E相联结线（共轭线）：联结线（共轭线）：RE第11页，本讲稿共39页2022/11/282）溶解度曲线的实验方法）溶解度曲线的实验方法 R2E2M2R1E1M1R3E3M3J混溶点混溶点第12页，本讲稿共39页2022/11/282、辅助曲线和临界混溶点、辅助曲线和临界混溶点 辅助线的作法辅助线的作法 C1C2C3P辅助线辅助线 的作用：的作用：求任一平衡液相的共轭相 REP点：点：临界混熔点或褶点 特征是什么？第13页，本讲稿共39页2022/11/28 3、分配系数、分配系数分配系数分配系数 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。第14页，本讲稿共39页2022/11/28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。第15页，本讲稿共39页2022/11/284、温度对相平衡关系的影响、温度对相平衡关系的影响 物系的温度升高，溶质在溶剂中的溶解度加大 温度升高，分层区面积缩小温度升高，分层区面积缩小 T1T2T3 第16页，本讲稿共39页2022/11/28三、萃取过程在三角形相图上的表示三、萃取过程在三角形相图上的表示 FMRE第17页，本讲稿共39页2022/11/28四、萃取剂的选择四、萃取剂的选择 1、萃取剂的选择性和选择性系数、萃取剂的选择性和选择性系数 1）萃取剂的选择性）萃取剂的选择性 第18页，本讲稿共39页2022/11/28=1，A、B两组分用萃取分离不适宜；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。2）选择性系数和分配系数的关系）选择性系数和分配系数的关系 kA愈大，kB愈小，选择性系数愈大 选择性系数表示萃取剂对组分A，B溶解能力差别的大小2、萃取剂、萃取剂S与稀释剂与稀释剂B的互溶度的互溶度 组分B与S的互溶度影响溶解度曲线的形状和分层面积。第19页，本讲稿共39页2022/11/28 B、S互溶度小，分层区面积大，可能得到的萃取液的最高浓度ymax较高。B、S互溶度愈小，愈有利于萃取分离。第20页，本讲稿共39页2022/11/283、萃取剂回收的难易、萃取剂回收的难易 被分离体系相对挥发度大，用蒸馏方法分离；如果接近1，可用反萃取，结晶分离等方法。4、萃取剂的其它性质、萃取剂的其它性质 1）萃取剂的密度）萃取剂的密度萃取剂与被分离混合物应有较大的密度差2）界面张力）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；第21页，本讲稿共39页2022/11/28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。3）粘度）粘度 粘度小对萃取剂有利 5、一般工业要求、一般工业要求 化学稳定性、不易聚合、分解，有阻垢的热稳定性，抗氧化的稳定性，对设备的腐蚀性小，无毒，来源容易，价格便宜等 第22页，本讲稿共39页2022/11/28一、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、单级萃取的流程 原料液F萃取剂S萃余相R萃取相E2、单级萃取的计算、单级萃取的计算1）萃取剂与稀释剂部分互溶的体系）萃取剂与稀释剂部分互溶的体系 第三节 萃取过程的计算第23页，本讲稿共39页2022/11/28FREMERDG第24页，本讲稿共39页2022/11/282）萃取剂与稀释剂不互溶的体系）萃取剂与稀释剂不互溶的体系 萃取相中溶质A的浓度 萃余相中溶质A 的浓度 第25页，本讲稿共39页2022/11/28当萃取剂为纯溶剂时，Y0=0 单级萃取的操作线方程单级萃取的操作线方程 XFE1X1Y1第26页，本讲稿共39页2022/11/28二、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、多级错流接触萃取的流程、多级错流接触萃取的流程 第27页，本讲稿共39页2022/11/282、多级错流萃取的计算、多级错流萃取的计算 1）萃取剂和稀释剂部分互溶的体系）萃取剂和稀释剂部分互溶的体系 M1R1E1M2R2E2M3E3R3第28页，本讲稿共39页2022/11/282）萃取剂和稀释剂不互溶的体系）萃取剂和稀释剂不互溶的体系 对第一级：第2到N级：错流萃取每一级的操作线方程错流萃取每一级的操作线方程 a）直角坐标图解法第29页，本讲稿共39页2022/11/28OEY0XFV-B/S1E1X1Y1U-B/S2E2X2Y2-B/S3第30页，本讲稿共39页2022/11/28b）解析法分配曲线：设：萃取因子第31页，本讲稿共39页2022/11/28三、多级逆流萃取的流程与计算三、多级逆流萃取的流程与计算 1、多级逆流萃取的流程、多级逆流萃取的流程 第32页，本讲稿共39页2022/11/282、多级逆流萃取的计算、多级逆流萃取的计算1）萃取剂与稀释剂部分互溶的体系）萃取剂与稀释剂部分互溶的体系 FRNME1R1E2R2E3第33页，本讲稿共39页2022/11/28对第一级作总物料衡算 对第二级作总物料衡算 依此类推，对第n级作总物料衡算 第34页，本讲稿共39页2022/11/28操作点操作点 2）萃取剂与稀释剂不互溶的体系）萃取剂与稀释剂不互溶的体系a）直角坐标图解法在第一级与第N级间作溶质A的物料衡算 逆流萃取的操作线方程逆流萃取的操作线方程 第35页，本讲稿共39页2022/11/28XYOEXFY1P1XNSE1P2第36页，本讲稿共39页2022/11/28b）解析法3）多级逆流萃取的最小溶剂用量多级逆流萃取的最小溶剂用量 XYOEXRXFk1k2kminMmin第37页，本讲稿共39页2022/11/28四、连续逆流萃取的流程与计算连续逆流萃取的流程与计算 1、连续逆流萃取的流程、连续逆流萃取的流程 第38页，本讲稿共39页2022/11/282、连续逆流萃取的计算、连续逆流萃取的计算1）理论级当量高度法）理论级当量高度法 2）传质单元法）传质单元法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：第39页，本讲稿共39页