化工原理 第十二章 萃取.ppt

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1、第十二章萃取SolventExtraction12.1萃取的基本概念12.2萃取过程的流程和计算12.3萃取设备2021/9/16第一节萃取的基本概念12.1.1萃取操作过程及应用12.1.2三角形相图及杠杆规则12.1.3三角形相图中的相平衡关系12.1.4分配系数与分配曲线12.1.5温度对相平衡的影响12.1.6萃取剂的选择2021/9/1612.1萃取的基本概念12.1.1萃取操作过程及应用在液体混合物（原料液）中加入一个与其基本不相混溶的液体作为溶剂，造成第二相，利用原料液中各组分在两个液相中的溶解度不同而使原料液混合物得以分离的

2、操作称为萃取。选用的溶剂称为萃取剂，以S表示；原料液中易溶于S的组分，称为溶质，以A表示；难溶于S的组分称为原溶剂（或稀释剂），以B表示。2021/9/16图12-1萃取操作示意图2021/9/16根据萃取操作中各组分的互溶性，可将三元物系分为以下三种情况，即①溶质A可完全溶于B及S，但B与S不互溶；②溶质A可完全溶于B及S，但B与S部分互溶；③溶质A可完全溶于B，但A与S及B与S部分互溶。习惯上，将①、②两种情况的物系称为第Ⅰ类物系，而将③情况的物系称为第Ⅱ类物系。工业上常见的第Ⅰ类物系有丙酮(A)–水(B)–甲基异丁基酮(S)、醋酸(A)

3、–水(B)–苯(S)等；第Ⅱ类物系有苯乙烯(A)–乙苯(B)–二甘醇(S)等。在萃取操作中，第Ⅰ类物系较为常见，本章主要讨论第Ⅰ类物系物系的相平衡关系。2021/9/16一般地，在下列情况下采用萃取方法更为有利。（1）原料液中各组分间的沸点非常接近，也即组分间的相对挥发度接近于1，若采用蒸馏方法很不经济；（2）料液在蒸馏时形成恒沸物，用普通蒸馏方法不能达到所需的纯度；（3）原料液中需分离的组分含量很低且为难挥发组分，若采用蒸馏方法须将大量稀释剂汽化，能耗较大；（4）原料液中需分离的组分是热敏性物质，蒸馏时易于分解、聚合或发生其它变化。2021

4、/9/16萃取在工业中的应用：(1)液液萃取在石油化工中的应用eg.用酯类溶剂萃取乙酸，用丙烷萃取润滑油中的石蜡(2)在生物化工和精细化工中的应用eg.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(3)湿法冶金中的应用eg.用螯合萃取剂从铜的浸取液中提取铜2021/9/1612.1.2三角形相图及杠杆规则1三角形相图三角形相图通常有正三角形相图、直角三角形相图，如图所示。图12-2三角形相图2021/9/16如图所示，将质量为rkg、组成为、、的混合物系R与质量为ekg、组成为、、，的混合物系E相混合，得

5、到一个质量为mkg、组成为、、的新混合物系M，其在三角形坐标图中分别以点R、E和M表示。M点称为R点与E点的和点，R点与E点称为差点。图12-32杠杆规则2021/9/16和点M与差点E、R之间的关系可用杠杆规则描述，即（1）几何关系：和点M与差点E、R共线。即：和点在两差点的连线上；一个差点在另一差点与和点连线的延长线上。（2）数量关系：E相与R相的量与线段长a、b之间的关系符合杠杆原理，即，根据杠杆规则，若已知两个差点，则可确定和点；若已知和点和一个差点，则可确定另一个差点。2021/9/1612.1.3三角形相图中的相平衡关系1溶解度曲

6、线、联结线、临界混溶点图12-4溶解度曲线2021/9/16溶解度曲线将三角形相图分为两个区域：曲线以内的区域为两相区，以外的区域为均相区。显然萃取操作只能在两相区内进行。位于两相区内的混合物分成两个互相平衡的液相，称为共轭相，联结两共轭液相相点的直线称为联结线，临界混溶点是在一定溶质含量下两共轭相变为一相的临界点，其位置一般并不在溶解度曲线的最高点，常偏于曲线的一侧，将溶解度曲线分为左右两支。2021/9/162辅助曲线—平衡联结线的内插一定温度下，三元物系的溶解度曲线和联结线是根据实验数据而标绘的，使用时若要求与已知相成平衡的另一相的数据

7、，常借助辅助曲线求得。图12-5辅助曲线2021/9/16辅助曲线的作法：通过已知点R1、R2、…分别作BS边的平行线，再通过相应联结线的另一端点E1、E2分别作AB边的平行线，各线分别相交于点F、G、…，联接这些交点所得的平滑曲线即为辅助曲线。利用辅助曲线可求任何已知平衡液相的共轭相。设R为已知平衡液相，自点R作BS边的平行线交辅助曲线于点J，自点J作AB边的平行线，交溶解度曲线于点E，则点E即为R的共轭相点。2021/9/1612.1.4分配系数和分配曲线1分配系数一定温度下，某组分在互相平衡的E相与R相中的组成之比称为该组分的分配系数，

8、以表示，即溶质A组分B、——萃取相E中组分A、B的质量分数、——萃余相R中组分A、B的质量分数式中2021/9/16分配系数kA表达了溶质在两个平衡液相中的分配关系