化工原理萃取.ppt

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1、液—液萃取（Liquid-liquidExtraction）§1三元体系的液—液相平衡§2萃取过程的计算液液萃取（抽提）：在液体混合物中加入一种与其不溶或部分互溶的液体溶剂，经过充分混合，分相，利用混合液中各组分在溶剂中溶解度的差异而实现分离的一种单元操作。又称溶剂萃取目的:分离液-液混合物。依据:利用混合物中各组分在某一溶剂中的溶解度之间的差异。混合传质过程：充分接触，相界面传质；沉降分相过程：密度差分相E、R；脱除溶剂过程：精馏、蒸发、结晶等。至少涉及混合液中A、B剂：三元体系；多元体系。几个概念萃取剂(溶剂)S：所用的溶剂；solvent原料液F：所处理的混合液；feed溶质A：原

2、料液中易溶于溶剂的组分；原溶剂（稀释剂）B：难溶或不溶组分。如何在精馏与萃取间选择？①α≈1：如芳烃与脂肪烃；②混合物蒸馏时形成恒沸物；③欲回收的物质为热敏性物料；④含有大量易挥发组分，精馏能耗大：如稀醋酸制备无水醋酸；⑤稀有元素及环境治理：废水脱酚；⑥分离极难分离的金属：核燃料等。萃取过程的特点：①外界加入萃取剂形成第二相，故萃取剂与混合液只能部分互溶或完全不溶；②萃取剂选择性好：③不能直接得到纯产品——过渡操作；④常温操作，适合热敏性组分且节能；⑤三元或多元体系，相平衡关系复杂，通常需在三角形相图上表示；§1三元体系的液—液相平衡萃取过程仍以相际平衡为传质极限。一、组成在三角形相图中

3、的表示方法组分浓度常用质量分率表示，有时也用体积分率或摩尔分率。说明：①各顶点表示纯组分（A、B、S）；②任一边上的点表示相关二元混合物；③三角形内的点代表三元混合物。④组成的归一性：⑤等腰直角三角形最方便，其次是正三角形，不等腰直角三角形可对相图进行放大、展开。作对边水平线或垂线即可确定组成；归一性。二、平衡关系在三角形相图上的表示①A完全溶于B及S中，而B、S不互溶；②A完全溶于B及S中，而B、S部分互溶；③A与B互溶，B与S和A与S部分互溶。按组分互溶度，将三元混合液分为：第Ⅰ类物系：少于一对部分互溶组分；第Ⅱ类物系：有两对部分互溶组分；1.溶解度曲线和联结线前提:各组分无化学反应

4、。B与S部分互溶①相平衡数据测定：加入的B、S适量，搅拌均匀，静止分层，得到互呈平衡的液-液两相(共轭相)，得到一组平衡数据。再加入一定量A(B、S的质量比不变)，搅拌均匀,静止分层,得到互呈平衡的液-液两相(共轭相)，得到另一组平衡数据……...，直至不再分相—混溶点（分层点）。2.辅助曲线与临界混溶点——确定共轭相①有限个共轭组成得到的联结线可按一定方法作出辅助曲线；②临界混溶点：过该点的联结线无线短，处于分相的临界点。不一定是顶点（因为联结线有一定斜率）；③临界混溶点需实测，一般不能外推。一定温度下，三元体系的溶解度曲线、联结线及P均可实验测定或查得。3.分配系数与分配曲线①分配系

5、数：平衡的两相中即：②分配曲线：yA～xA图4.温度对相平衡的影响①T↑→B及S中A溶解↑，分相区缩小；②T影响曲线形状、联结线斜率及两相区的面积，从而影响分配曲线形状；③温度↑，Ⅱ类物系→Ⅰ类物系。5.杠杆规则①杠杆规则：E、R与混合总组成点M共线；各物相的量符合杠杆规则：②萃取率与萃余率：三、萃取过程在三角形相图上的表示单级萃取过程：通过相图确定组成点及相应物料量；组成点的确定：如纯溶剂与非纯溶剂。溶剂量SR或SE时，MR或ME在平衡线上，不分相，相组成达极值。则SR

6、其它组分溶解度要小。萃取相：yA>>yB；萃余相：xA<1。若kA>1，则一定有β>1；若kA<1，则β可能大于1或接近1；β↑→效果↑→S用量↓→能耗↓→产品纯度（yA')↓；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。互溶度↓→分层面积↑→y'max↑。B、S互溶度愈小，愈有利于萃取分离。3.萃取剂回收的难易与经济性①回收费用在萃取中比重大；②常用蒸馏分离：α大且无共沸，组成小的易挥发，若溶剂作易挥发则汽化热

7、要小→节能；若α接近1，可用反萃或结晶分离等方法。③萃取能力大，减少S用量；④S在B中溶解度小，减少浪费。4.萃取剂的其它物性①密度ρ：密度差大，容易分相→处理能力↑（特别是无外加能量的设备）；②表面张力σ：σ大→易聚结→易分相难分散；反之，难分层，易乳化；③黏度μ：μ↓→对萃取有利。④一般工业要求：化学及热稳定性，腐蚀性，无毒，来源，价格等。综合考虑，权衡选择。