溶剂萃取工艺与设备幻灯片.ppt

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1、溶剂萃取工艺与设备第1页，共18页，编辑于2022年，星期日溶剂萃取工艺与设备溶剂萃取工艺与设备一、萃取原理一、萃取原理二、萃取剂的选择二、萃取剂的选择三、萃取流程与萃取设备三、萃取流程与萃取设备四、超临界流体萃取四、超临界流体萃取第2页，共18页，编辑于2022年，星期日一、萃取原理一、萃取原理1 1、基本概念、基本概念溶剂萃取法溶剂萃取法：是指利用物质在互不混溶的：是指利用物质在互不混溶的两相（有机相和水溶液相）中溶解度的不两相（有机相和水溶液相）中溶解度的不同，依据分配定律，提取和分离物质的一同，依据分配定律，提取和分离物质的一种方法。种方法。在萃取过程中在萃取过程中,所用的溶剂称为所用

2、的溶剂称为萃取剂萃取剂。第3页，共18页，编辑于2022年，星期日一、萃取原理一、萃取原理混合液中欲分离的组分称为混合液中欲分离的组分称为溶质溶质。混合液中的原溶剂称混合液中的原溶剂称稀释剂稀释剂。萃剂提取了溶质成为萃取相，分离出萃萃剂提取了溶质成为萃取相，分离出萃取相后剩余的混合液成为取相后剩余的混合液成为萃余相萃余相。第4页，共18页，编辑于2022年，星期日杂质杂质溶质溶质料液（原）料液（原）萃取剂萃取剂Light phase萃取相Heavy phase、萃余相第5页，共18页，编辑于2022年，星期日二、萃取剂的选择二、萃取剂的选择选择适合的萃取剂是保证萃取操作能够正常进行，且经济合选

3、择适合的萃取剂是保证萃取操作能够正常进行，且经济合理的关键。在实际生产中，选择萃取剂需重点考虑如下几个理的关键。在实际生产中，选择萃取剂需重点考虑如下几个方面的因素方面的因素。1.1.萃取剂的选择性萃取剂的选择性萃取剂的选择性是指萃取剂萃取剂的选择性是指萃取剂 S S 对原料液中溶质对原料液中溶质 A A 及溶剂及溶剂 B B 两个组分溶解能力的差异。两个组分溶解能力的差异。2.2.萃取剂的经济性萃取剂的经济性萃取剂的经济性直接影响着萃取操作成本。对萃取剂经济性萃取剂的经济性直接影响着萃取操作成本。对萃取剂经济性的分析还须从萃取工艺（萃取相与萃取余相的分离、萃取剂的分析还须从萃取工艺（萃取相与

4、萃取余相的分离、萃取剂的回收成本）、萃取剂的价格、环境因子的回收成本）、萃取剂的价格、环境因子(E)(E)或环境商或环境商(EQ)(EQ)等方面综合考虑。等方面综合考虑。3.3.萃取剂的其它物性萃取剂的其它物性密度密度 相界面张力相界面张力 粘度粘度第6页，共18页，编辑于2022年，星期日影响溶剂萃取的主要因素影响溶剂萃取的主要因素（1 1）主要影响因素）主要影响因素pHpH：根据萃取药物性质确定：根据萃取药物性质确定温度：低温操作温度：低温操作盐析作用：增大萃取度，有助于分相。盐析作用：增大萃取度，有助于分相。溶剂的性质溶剂的性质第7页，共18页，编辑于2022年，星期日影响溶剂萃取的主要

5、因素影响溶剂萃取的主要因素（2 2）溶剂的选择）溶剂的选择分配系数尽量大分配系数尽量大分离因素大于分离因素大于1 1料液与萃取溶剂互溶度尽量小料液与萃取溶剂互溶度尽量小毒性低毒性低化学性质稳定，腐蚀性小化学性质稳定，腐蚀性小价格便宜，来源方便价格便宜，来源方便常用：常用：乙酸乙酯乙酸乙酯、乙酸戊酯、丁醇乙酸戊酯、丁醇第8页，共18页，编辑于2022年，星期日三、萃取流程与萃取设备三、萃取流程与萃取设备1.1.萃取流程萃取流程在萃取操作中，常根据物料液在萃取操作中，常根据物料液 F F 与萃取剂与萃取剂 S S 接触、传质的次数，接触、传质的次数，将其分为单级萃取和多级萃取。将其分为单级萃取和多

6、级萃取。单级萃取单级萃取单级萃取是指，物料液单级萃取是指，物料液 F F 与萃取剂与萃取剂 S S 只进行一次混合、传质，具有只进行一次混合、传质，具有一个理论级的萃取分离过程。一个理论级的萃取分离过程。多级萃取多级萃取多级萃取是指，物料液多级萃取是指，物料液F F与萃取剂与萃取剂S S进行多次混合、传质，具有进行多次混合、传质，具有多个理论级的萃取分离过程。在实际生产中，常见的多级萃取多个理论级的萃取分离过程。在实际生产中，常见的多级萃取有多级错流萃取操作和多级逆流萃取操作。有多级错流萃取操作和多级逆流萃取操作。多级错流萃取多级错流萃取 多级逆流萃取多级逆流萃取第9页，共18页，编辑于202

7、2年，星期日三、萃取流程与萃取设备三、萃取流程与萃取设备2.2.萃取设备萃取设备（一）组成、功能及分类（一）组成、功能及分类 1 1）、萃取体系的组成及功能）、萃取体系的组成及功能液液-液萃取设备应包括液萃取设备应包括3 3个部分：混合设备、分离设备和溶个部分：混合设备、分离设备和溶剂回收设备。剂回收设备。第10页，共18页，编辑于2022年，星期日四、超临界流体萃取四、超临界流体萃取1.1.超临界流体超临界流体超临界流体超临界流体(SupercriticalFluid)(SupercriticalFluid)是指，温度、压强是指，温度、压强高于临界温度和临界压强的流体。高于临界温度和临界压强

8、的流体。高于临界温度和临界压力而接近临界点的状态称为高于临界温度和临界压力而接近临界点的状态称为超超临界状态临界状态。目前，超临界流体萃取的应用主要是二氧化碳和水目前，超临界流体萃取的应用主要是二氧化碳和水。第11页，共18页，编辑于2022年，星期日超临界流体萃取的技术原理超临界流体萃取的技术原理在超临界状态下，将超临界流体与待分离在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来，然后借助减压、升温的方法使超临界来，然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成

9、普通气体，被萃取物质则完全或流体变成普通气体，被萃取物质则完全或基本析出，从而达到分离提纯的目的。基本析出，从而达到分离提纯的目的。第12页，共18页，编辑于2022年，星期日四、超临界流体萃取四、超临界流体萃取2.2.超临界流体的重要特性超临界流体的重要特性超临界流体作为萃取剂，除了其个性外，还有两条重要的基本特性。超临界流体作为萃取剂，除了其个性外，还有两条重要的基本特性。兼有气体和液体两重性兼有气体和液体两重性超临界流体在质量传递过程中兼有气体和液体两重性。它既有与液体相当的密度、超临界流体在质量传递过程中兼有气体和液体两重性。它既有与液体相当的密度、溶解能力，又有与气体相近的粘度、扩散

10、系数和渗透能力溶解能力，又有与气体相近的粘度、扩散系数和渗透能力。此特性意味着超临界流体具有与液体溶剂相接近的溶剂能力；同时，在萃取操作中，此特性意味着超临界流体具有与液体溶剂相接近的溶剂能力；同时，在萃取操作中，超临界流体的传质速率将远大于液态下溶剂萃取速率。超临界流体的传质速率将远大于液态下溶剂萃取速率。第13页，共18页，编辑于2022年，星期日四、超临界流体萃取四、超临界流体萃取密度对温度和压强的变化敏感密度对温度和压强的变化敏感超临界流体的密度对温度和压强的变化比较敏感。超临界流体的密度对温度和压强的变化比较敏感。我们可通过改变超临界流体的温我们可通过改变超临界流体的温度或压强来调节

11、其密度，达到调节其度或压强来调节其密度，达到调节其溶解能力的目的。溶解能力的目的。COCO2 2超临界萃取装置超临界萃取装置第14页，共18页，编辑于2022年，星期日3.3.超临界流体萃取流程超临界流体萃取流程超临界流体萃取过程主要由萃取阶段和分离阶段两部分组成。超临界流体萃取过程主要由萃取阶段和分离阶段两部分组成。根据分离方法的不同，常见的超临界萃取可分为恒温变压流程、恒压变温流根据分离方法的不同，常见的超临界萃取可分为恒温变压流程、恒压变温流程和恒温吸附流程等三类。程和恒温吸附流程等三类。恒温变压流程恒温变压流程 恒温变压流程是利用不同压强下，超临恒温变压流程是利用不同压强下，超临界流体

12、的萃取能力的不同，通过改变操作压界流体的萃取能力的不同，通过改变操作压强，使萃取组分与超临界流体分离。强，使萃取组分与超临界流体分离。萃取组分萃取组分物料物料p p1 1p p2 2T T2 2T T1 1膨胀阀膨胀阀压缩机压缩机萃取器萃取器分分离离槽槽 T T1 1=T=T2 2p p1 1 p p2 2第15页，共18页，编辑于2022年，星期日恒压变温流程恒压变温流程 恒压变温流程恒压变温流程(如图所示如图所示)是利用不是利用不同温度下，物质在超临界流体中的溶解同温度下，物质在超临界流体中的溶解度差异度差异 (或者说超临界流体的萃取能力或者说超临界流体的萃取能力的不同的不同)，通过改变操

13、作温度，使萃取，通过改变操作温度，使萃取组分与超临界流体分离。组分与超临界流体分离。萃取组分萃取组分物料物料p p1 1p p2 2T T2 2T T1 1加热器加热器泵泵萃取器萃取器分分离离槽槽冷却器冷却器p p1 1=p=p2 2T T2 2 T T1 1 第16页，共18页，编辑于2022年，星期日恒温吸附流程恒温吸附流程 恒温吸附流程是在分离槽内放置仅吸附恒温吸附流程是在分离槽内放置仅吸附溶质而不吸附溶剂的吸附剂，使溶质在分离溶质而不吸附溶剂的吸附剂，使溶质在分离槽内被吸附，使之与超临界流体分离。槽内被吸附，使之与超临界流体分离。萃取组分萃取组分物料物料p p1 1p p2 2T T2 2T T1 1泵泵萃取器萃取器分分离离槽槽p p1 1=p=p2 2T T1 1=T=T2 2第17页，共18页，编辑于2022年，星期日第18页，共18页，编辑于2022年，星期日