化工原理-37液液萃取和液固浸取概述PPT优秀课件

1、1 第十章 液液萃取和液固浸取 通过本章学习，应掌握液液相平衡在三角形 相图上的表示方法，能用三角形相图对单级萃取过 程进行分析和计算。了解多级萃取过程的流程与计 算方法；萃取设备的类型及结构特点。 学习目的 与要求 2 10.1液液萃取概述 10.1.1 萃取的原理与流程 第十章 液液萃取和液固浸取 3 一、萃取过程的原理 形成两相体系的方法 引入一液相（萃取剂） 分离物系液体混合物 萃取原理 液体混合物 (A + B) 引入另一液相 （萃取剂S） 各组分在萃取剂 中溶解度不同 液相E(萃取相) (S + A+微量B) 液相R(萃余相) (B + 微量A、S) 示例用苯萃取分离醋酸和水混合物

2、 4 二、萃取操作流程 萃取操作示意图 5 10.1.1 萃取的原理与流程 第十章 液液萃取和液固浸取 10.1.2 萃取的分类与应用 10.1液液萃取概述 6 一、萃取过程的分类 按有无化学反应分类 萃取 化学萃取 物理萃取 按萃取级数分类 多级逆流萃取 萃取 多级萃取 单级萃取 多级并流萃取 7 按萃取技术分类 双溶剂萃取 单溶剂萃取 膜萃取 凝胶萃取 超临界萃取 一、萃取过程的分类 萃取 反向胶团萃取 按萃取组分数目分类 萃取 多组分萃取 单组分萃取 8 二、萃取操作的应用 萃取操作应用场合 v 溶质浓度很低 ,且为难挥发组分物系的分离 v 热敏性物系的分离 v 相对挥发度 物系的分离1

3、 9 第十章 液液萃取和液固浸取 10.2 液液相平衡关系 10.2.1液液平衡相图 10.1液液萃取概述 10 一、组成在三角形相图上的表示方法 萃取为三元物 系的分离过程 溶质 A 原溶剂 B 萃取剂 S 三角形坐标图 等边三角形坐标图 等腰三角形坐标图 非等腰三角形坐标图 组成在三角形坐标图上的表示方法 M 点 40. 0 A x 30. 0 B x 30. 0 S x D 点 40. 0 A x 60. 0 S x A BS DM 12 二、各组分量之间的关系杠杆规则 杠杆规则 M = B A M M M M A M M B O 和点 A 差点 B 差点 MAMB M MA + MB

4、OA OB AB OB AB OA 杠杆规则的应用 A BS M R E A x S x B x A y B y S y A z S z B z 液相 R r kg xA、xS、xB 液相 E e kg yA、yS、yB 液相 M m kg zA、zS、zB erm EM RM r e AA AA yz zx ER RM m e AA AA yx zx 14 三、液液平衡相图(溶解度曲线) 根据萃取操作中各组分的互溶性，三元物系分 为以下情况，即 类物系 类物系 1. 溶解度曲线的两种形式 A完全溶于B及S，B与S不互溶 A完全溶于B及S，B与S部分互溶 A完全溶于B，A与S部分互溶 B与S部

5、分互溶 溶解度曲线 (1)已知联结线 共轭相 均相 区 两相 区 溶解 度曲 线 临界 混溶 点 联结 线 溶解度曲线 (2)已知辅助曲线 辅助 曲线 溶解 度曲 线 两种溶解度曲线的互换 由联结线求辅助曲线 两种溶解度曲线的互换 1 E 2 E 1 R 2 R 由辅助曲线求联结线 19 2. 温度对溶解度曲线的影响 温度 T溶解度两相区 不利于萃 取操作 三、液液平衡相图(溶解度曲线) 20 第十章 液液萃取和液固浸取 10.2 液液相平衡关系 10.2.1液液平衡相图 10.1液液萃取概述 10.2.2 液液平衡方程与分配曲线 21 一、以质量分数表示的平衡方程 气液平衡方程 AAA xk

6、y 液液平衡方程 AAA xky 萃取相 中 溶质分 数 萃余相 中 溶质分 数 分 配 系 数 A A A x y k B B B x y k 22 若 S与 B完全不互溶 萃取相中不含 B，S 的量不变 萃余相中不含 S ，B 的量不变 用质量比 计算方便 液液平衡方程 AAA XKY 二、以质量比表示的平衡方程 萃取相中溶 质的质量比 分 配 系 数 萃余相中溶 质的质量比 23 三、分配曲线 以xA为横坐标，yA为纵坐标，在直角坐标图上， 每一对共轭相可得一个点，将这些点联结起来，得 到曲线称为分配曲线。 溶解度曲线分配曲线 24 分配曲线的作法 P P xy x y 25 第十章 液

7、液萃取和液固浸取 10.2 液液相平衡关系 10.2.1液液平衡相图 10.1液液萃取概述 10.2.2 液液平衡方程与分配曲线 10.2.3 萃取剂的选择 26 一、萃取剂的选择性与选择性系数 萃取剂的选择性是指萃取剂 S对原料液中两个 组分溶解能力的差异。 选择性系数 萃余相中B的质量分数 萃余相中A的质量分数 萃取相中B的质量分数 萃取相中A的质量分数 B B A A B A B A x y x y x x y y 27 AAA xky 因为 所以 B B A y x k B A k k 萃取效果 萃取操作 1 B B y x 1 1 不能实现萃取分离 一、萃取剂的选择性与选择性系数 2

8、8 二、萃取剂的选择 萃取剂选择考虑的主要因素 v 选择性系数 v 原溶剂 B与萃取剂 S的互溶度 v 萃取剂回收的难易 v 萃取剂的其他物性 密度 表面张力 黏度 v 萃取剂的稳定性、安全性、经济性 29 10.1 萃取过程概述 第十章 液液萃取和液固浸取 10.2 液液相平衡关系 10.3 液液萃取过程的计算 10.3.1 单级萃取的计算 30 一、B 与 S 部分互溶物系 已知：原料量 F 、原料组成 xF 溶剂组成 yS 规定：萃余相组成 xR 计算：萃取剂量 S 萃取相量 E 、组成 yE 萃余相量 R 萃取液量 、组成 萃余液量 、组成 E E y R x R 单级萃取图解 xF

9、纯溶剂 F xR R E M yE E y R x E R 32 ERSFM MS MF FS= RE RM ME EMR ER FR FE EFR GS FG FSmin= HS FH FSmax= maxmin SSS 一、B 与 S 部分互溶物系 33 二、B 与 S不互溶物系 若 B与 S 完全不互溶 萃取相中不含 B，S 的量不变 萃余相中不含 S ，B 的量不变 用质量比 计算方便 XF YE XR YS 原料液中组分A的质量比，kgA / kgB 萃取相中组分A的质量比，kgA / kgS 萃余相中组分A的质量比，kgA / kgB 萃取剂中组分A的质量比，kgA / kgS 3

10、4 对溶质 A质量衡算 RESF BXSYSYBX+=+ )XX( S B YY FRSE = 操作线 方程 斜率 S B 过点),( SF YX 直角坐标图图解法 B F X S S Y B R X R E S E Y 二、B 与 S不互溶物系 35 单级萃取图解计算 斜率 B/S S Y E Y )1 ( RR XBBXBR)1 ( EE YSSYSE F X R X 【例10-1】一定温度下测得的A、B、S三元物系 的平衡数据如本题附表所示。 （1）绘出溶解度曲线和辅助曲线； （2）查出临界混溶点的组成； （3）求当萃余相中 xA=20%时的分配系数kA 和 选择性系数 ； （4）在10

11、00kg含30%A的原料液中加入多少kg S 才能使混合液开始分层？ （5）对于第（4）项的原料液，欲得到含36%A 的萃取相E，试确定萃余相的组成及混合液 的总组成。 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 E 相 yA 0 7.9 15 21 26.2 30 33.8 36.5 39 42.5 44.5 45 43 41.6 yS 90 82 74.2 67.5 61.1 55.8 50.3 45.7 41.4 33.9 27.5 21.7 16.5 15 R 相 xA 0 2.5 5 7.5 10 12.5 15.0 17.5 20 25 30 35 40

12、 41.6 xS 5 5.05 5.1 5.2 5.4 5.6 5.9 6.2 6.6 7.5 8.9 10.5 13.5 15 例4-1 附表 A、B、S三元物系平衡数据（质量分数）三元物系平衡数据（质量分数） 解： （1）溶解度曲线和辅助曲线 由题给数 据，可绘出溶解度曲线LPJ，由相应 的联结线数据，可作出辅助曲线JCP， 如本题附图所示。 (2) 临界混溶点的组成 辅助曲线与溶 解度曲线的交点P即为临界混溶点， 由附图可读出该点处的组成为 xA=41.6%,xB=43.4%,xS=15.0% (3)分配系数kA 和选择性系数 根据 萃余相中xA =20%，在图中定出R1点， 利用辅助曲线定出与之平衡的萃取 相E1点，由附图读出两相的组成为 E相 yA=39.0%,yB=19.6% R相 xA=20.0%,xB=73.4% 由式10-4计算分配系数，即 及 由式4-6计算选择性系数，即 （4）使混合液开始分层的溶剂用量 根据 原料液的组成在AB边上确定点F，联结点 F、S，则当向原料液加入S时，混合液的 组成点必位于直线FS上。当S的加入量恰 好使混合液的组成落于溶解度曲线的H点 时，混合液即开始分层。分层时溶剂的用 量可由杠杆规则求得， 即 所以 40 (5) 两相的组成及混合液的总组成 根据萃取相 中 yA=36%，在图中定出E2点，由辅助曲线定出与