化工原理第11章01改

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1、11.1概述11.1.1液液萃取过程11.1.1.1液液萃取的目的和依据目的：液体混合物分离。依据：液体混合物各组分在某种溶剂中溶解度的差异。第11章液液萃取11.1.1.2工业萃取过程须解决的问题：（1）选择一合适的萃取剂;（2）提供优良的萃取设备;（3）完成萃取相、萃余相的脱溶剂。工业萃取过程（稀醋酸水溶液的分离）萃取及恒沸精馏提浓醋酸流程11.1.1.3萃取过程的经济性过程的经济性很大程度上取决于萃取剂的性质。萃取剂的技术指标：(1)溶解能力强；(2)选择性高；(3)与被分离组分A之间的相对挥

2、发度要高；(4)在混合液中的溶解度要小。11.1.2两相的接触方式11.1.2.1微分接触喷洒萃取塔11.1.2.2级式接触单级连续萃取单级混合沉降槽多级错流萃取多级逆流萃取11.2液液萃取11.2.1三角形相图11.2.1.1溶液组成的表示方法归一条件：xA+xB+xS=1xi均为质量分率溶液组成的表示方法11.2.1.2物料衡算与杠杆定律设R(xA,xB,xS)与E(yA,yB,yS）混合,得M(zA,zB,zS)。溶液组成的表示方法11.2.1.3混合物的和点和差点M为R与E的和点R为M与E的

3、差点E为M与R的差点溶液组成的表示方法AP线:B、S的相对比值相同P1、P2均为A与P的和点SQ线:A、B的相对比值相同Q2、Q均为Q1与S的差点混合液的和点和差点11.2.2部分互溶物系的相平衡自由度：F=N–Φ+2=3–2+2=3T、p一定，互成平衡的两相组成自由度为1。平衡联结线11.2.2.1溶解度曲线和平衡联结线溶解度曲线:ys=φ(yA);xs=φ(xA)平衡联结线:yA=f(xA)临界混溶点（P）：两共轭相的组成无限趋近而变为一相，表示这一组成的点。吡啶–氯苯–水系统的平衡联结线11.

4、2.2.2平衡联结线的内插辅助曲线的作法11.2.2.3分配曲线与分配系数萃取相E中A的质量分数萃余相R中A的质量分数分配曲线与平衡联结线的关系11.2.3液液相平衡与萃取操作的关系11.2.3.1级式萃取过程的图示单级萃取过程整个过程将组成为F点的混合物分离成为含A较多的萃取液E0与含A较少的萃余液R0。单级萃取过程11.2.3.2溶剂的选择性系数选择性系数β表示溶质A在两液相中浓度的差异β﹥1，能萃取分离；β=1，平衡联结线的延长线过S点，不能萃取分离；β→∞，B与S不互溶。11.2.3.3互溶

5、度的影响互溶度越小，萃取的操作范围越大，越高。互溶度对萃取过程的影响一般，温度降低，互溶度减小，利于萃取。11.3.萃取过程计算11.3.1萃取级内过程的数学描述11.3.1.1单一萃取级的物料衡算总物料衡算式溶质A衡算式溶剂S衡算式萃取级的物料衡算11.3.1.2理论级与级效率理论级：进入m级的Rm-1和Em+1，不论组成如何，传质之后，离开m级的Rm与Em达到平衡状态。特征方程：ym,S=φ(ym,A)xm,S=φ(xm,A)ym,A=f(xm,A)级效率：实际萃取级和理论萃取级分离能力的差异。

6、11.3.2单级萃取11.3.2.1单级萃取的解析计算物料衡算F+S=R+EFxFA+SzA=RxA+EyASzS=RxS+EyS单级萃取假设萃取器相当于一个理论级，则特征方程yS=φ(yA)xS=φ(xA)yA=f(xA)设计型问题已知：F,xFA物系的相平衡关系；工艺要求规定xA;选择zA,zS,求：S,E,yA,yS,R,xS。操作型问题已知：F,S,xFA,xFS,zA,zS。求：E,R,yA,yS,xA,xS。11.3.2.2单级萃取的图解计算图解步骤（1）由xA定R；（2）过R由平衡联结

7、线定E；（3）由xFA定F；（4）联结（纯溶剂萃取时），交于M点。单级萃取11.3.2.3单级萃取的操作范围F，xFA一定，S↑，M→S，以C点为限。单级萃取操作的分离范围从S点作溶解度曲线的切线,得过切点e作平衡联结线,交于M点当xFA较低、kA较小时，单级萃取无法实现E相组成到达切点e,S↓,yA↑。过d作平衡联结线,由得单级萃取操作的分离范围11.3.3多级错流萃取多级错流萃取的计算是单级萃取的多次重复。多级错流萃取11.3.4多级逆流萃取11.3.4.1多级逆流萃取的逐级计算设计型问题已知：

8、F,xFA,xFS及相平衡关系；工艺要求规定xNA；选定S,zA,zS,求：N,Ei,Ri,yiA,yiS,xiA,xiSF+Em+1=Rm+F1F·xFA+Em+1·ym+1,A=Rm·xmA+E1·y1,AF·xFS+Em+1·ym+1,S=Rm·xmS+E1·y1,SN已知，为操作型问题。多级逆流萃取11.3.4.2三角形相图上的逐级图解法操作点△为通过每一级的净流量。图解步骤（1）将与延长相交，得△；（2）自E1作平衡联结线得R1；（3）作交溶解度曲线，得E2