化工原理：第9章 萃 取 (Extraction)-1(2)

1、第9章 萃 取 (Extraction),9.1 概述: 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 解度之间的差异使之分离。 1几个基本概念: (1)萃取剂(溶剂)S：所用的溶剂。 (2)原料液F：所处理的混合液 (3)溶质A：原料液中易溶于溶剂的组分。 (4)原溶剂B：原料液中较难溶于溶剂的组分。,2. 萃取过程的简单流程,2. 萃取过程的简单流程,混合传质过程: F（A+B）及S 充分接触,组分发生相转移 沉降分相过程: 形成两相,由于密度差而分层 脱除溶剂过程,两相,萃取相 E, y溶剂相中出现 (S+A+B),萃余相 R, x原溶剂相中出现 (B+S+A),

2、萃取相脱除溶剂得萃取液 E, y 萃余相脱除溶剂得萃余液 R, x,脱溶剂后,4. 萃取后组成之间的变化: 萃取后:,使组分A、B得到一定程度的分离。,3对萃取剂的基本要求: (1) 能选择性地溶解各组分,即对各组分具有不同的溶解度； 该溶剂与原溶剂能部分互溶或完全不溶,且部分互溶的液-液两相较易分层。 溶剂易于回收且价格低廉,5. 应用范围: （1）液体混合物中各组分的相对挥发度接近 1,采用精馏的办法不经济； （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）混合物中含有较多的轻组分,利用精馏的 方法能耗较大； 例:青霉素的生产； （5）提取稀溶液中有价值的物质。,青

3、霉素生产中的多级逆流萃取设备,萃取操作在化学和石油化学工业上得到广泛发展,9.2 液-液相平衡关系 9.2.1 三角形坐标及杠杆定律 三元混合液的表示方法 （1）三角形坐标 三组分用三角形坐标表示: 等边三角形； 直角三角形等； 等腰直角三角形（常用）。, 表示方法,K点 ： xA=0.6 xB=0.4 P点 ： xA =0.3 xB =0.2 xS=0.5,B,注意：组成的归一性,即,习惯表示法： 各顶点表示纯组分 每条边上的点为两组分混合物 三角形内的各点代表不同组成的三元混合物, 组成的单位 常用质量分率表示(原则上可用任意单位),（2）杠杆定律 (Lever principle) 问题

4、引出: 假若有质量分别为mR和mE的两种三元混合物,其组成分别为xA, xB, xs和yA, yB, ys ,两者混合物M的质量为mM, 其总组成如何? ( zA, zB, zs)。 物料衡算:,mM=mR +mE,将方程整理成如下形式：,此式说明，三个组成点在一条直线上, 即M点位于R E 点的连接线上,称为杠杆定律。,或 :,A,B,S,R,E,M,R点、E点的 和点 M 对应组成为总组成,相反的问题：求差点，即从其混合液M中分出组分组成为(xA, xB, xS)，质量为mR的三元混合物,求剩余的组成及质量：,9.2.2 三角形相图 萃取相、萃余相的相平衡关系是萃取的基本问题,相平 衡数据

5、来自实验。 讨论的前提: A在B和S中可全溶； B与S部分互溶或完全不溶(第一类物系)； 各组分不发生化学反应。 一、溶解度曲线及平衡联结线 1、相平衡数据的测定:,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，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.,A,B,S,R0,E0,M,R1,E1,R2,E2,En,Rn,K,2、数据标绘及各区的状态 （1）溶解度曲线:各平衡组成点连成一条曲线，称为 溶解度曲线； （2）联结线:各对共轭相组成点之间的联线，称为联 结 线； （3）混溶点: 曲线内为两

6、相区，曲线外为单相区，曲 线上的 点称 为混溶点； （4）临界混溶点(褶点) :共轭相的组成相同,其位置 和物系有关； （5）萃取相和萃余相: 以原溶剂为主的相称为萃余相, 以溶剂为主的相称为萃取相。,3、几类物系的相图 （1）部分互溶物系，A、B，A、S 完全互溶，而B、S部分互 溶；,（2）完全不互溶物系， A、B，A、S 完全互溶，而 B、S完全不 互溶。共轭相中，一相S=0 另一相B=0；,（3）第二类物系(具有两对部分互溶物的物系，A、 B 完全互溶，A、S，B、S部分互溶)。,4、温度、压力对相平衡的影响 相律 :,（1）压力的影响： 压力的影响较小，可忽略； （2）温度的影响：

7、温度的影响敏感，温度升高， 溶解度增 大，两相区 小， 不利于萃取操作。,二、辅助曲线 问题：已知一相的组成，如何求取其它共轭相的组成？ 解决问题的办法：辅助曲线。 作图法: 使用辅助曲线，已知一相的组成可求得另一相的组成。,动画过程,动画过程,动画过程,9.2.3 分配曲线及分配系数 三元混合物系相平衡关系的另一种表示方法。 1、分配曲线 横座标：萃余相中溶质的组成 纵坐标：萃取相中溶质的组成,共轭相组成转换到直角坐标中得到的曲线称为分配曲线（可由三角形相图转换）。,转换过程,xA,yA,y=x,A,B,S,K,第一类物系：,平衡联结线倾斜方向不一致：,第二类物系：,R,E,y=x,2、分配系数 A组分在两相中的分配系数,即 yA = kA xA kA和温度有关，温度升高，kA下降； 同时与浓度有关，溶质浓度升高，kA下降 但浓度较低时，kA可视为常数（恒温、恒压）