部分互溶物系的萃取计算课件

8.3部分互溶物系的萃取计算8.3.1单级萃取(1)流程

单级萃取流程示意图mF,xF混合器澄清槽mSmM,zxE,ymR,x8.3部分互溶物系的萃取计算8.3.1单级萃取1（2）特点

原料液与溶剂一次性接触。

萃取相与萃余相达到平衡。（3）计算已知原料液的处理量及组成（生产工艺给定），计算：操作型：给定S的用量mS及组成，求萃取相E与萃余相R的量mE和mR及组成y、x。设计型：根据给定的原料液F及规定的分离要求，求溶剂S用量。（2）特点2①操作型计算求解方法

a）依S的用量mS及F的量mF和组成xF确定和点M：ABKSMF①操作型计算求解方法ABKSMF3

b）确定E，R的量及组成采取图解试差法确定E，R的组成。由杠杆定律确定E和R的量：A单级萃取图解法BKERSMFb）确定E，R的量及组成由杠杆定律确定E和R的量：A4部分互溶物系的萃取计算课件5c)

确定萃取液与萃余液的组成及量脱除溶剂量为：A

单级萃取图解法BKERSR’E’MFA

单级萃取图解法BKERSR’E’MFc)确定萃取液与萃余液的组成及量脱除溶剂量为：A6

②设计型计算求解方法一般规定萃余相R的x或萃余液R’的x’.

解法：由R得到E，连接F、Ｓ得交点Ｍ；溶剂用量：进而，得到萃取液、萃余液的量和组成。ABKERSR’MF单级萃取图解法BKERSR’E’MFA②设计型计算求解方法溶剂用量：进而，得到萃取液、萃余7部分互溶物系的萃取计算课件8

（3）最大溶剂用量及最小溶剂用量减小S，则Ｍ靠近F，当Ｍ达到R2时混溶，故Ｍ位于R2时的溶剂用量为mS

min。当mS=mSmax时当mS=mSmin时单级萃取的溶剂范围：mSmin<mS<mSmax增加S，则Ｍ靠近S，当M点达到Ｅ1时混溶，故Ｍ位于Ｅ1时的溶剂用量为mS

max。

溶剂用量对单级萃取的影响ABESRE1MFxE2R2R1（3）最大溶剂用量及最小溶剂用量减小S，则Ｍ靠近F，当9部分互溶物系的萃取计算课件10部分互溶物系的萃取计算课件11（4）萃取液的最大浓度当S=Smin时，E的浓度yA最大，但y’A一般不是最大。

过S点作溶解度曲线的切线得点E，求得R，得M点，于是得：ABE2SFR2ME’2E’y’maxy’2图解萃取液的最大组成E1R11.01.00（4）萃取液的最大浓度当S=Smin时，E的浓度yA最12萃取液的最大浓度确定:ABE2SFR2ME’2E’y’maxy’2图解萃取液的最大组成E1R11.01.00萃取液的最大浓度确定:ABE2SFR2ME’2E’y’max13

注意：如果M点在两相区外相交，说明超出萃取范围，不能进行萃取操作，由R1点确定的溶剂用量为该操作条件下的最小溶剂用量mS,min。ABSE1FERR1M’y’A注意：如果M点在两相区外相交，说明超出萃取范围，不能14

8.3.2多级错流萃取

（1）流程

qmR’n多级错流萃取流程图qmSEqmE’nqmS1qmRiqmEiqmRi-1qmENqmR1qmE2qmF,xFqmE’qmE1qmRNqmSnqmSiqmS2qmR2qmRn-1qmRi8.3.2多级错流萃取qmR’n多级错流15（2）特点△溶剂耗量较大，溶剂回收负荷增加,△设备投资大。（3）计算①设计型计算

已知：

qmＦ、xF，规定各级qmＳ量，

求：达到一定的分离要求所需的理论级数Ｎ。②操作型问题

已知：理论级数估计：分离能力。

说明：解决方法基本相同。（2）特点16多级错流萃取图解计算：多级错流萃取ABKE1R1SFE2R2E3R3E4R4M4M3M2M1多级错流萃取图解计算：多级错流萃取ABKE1R17部分互溶物系的萃取计算课件188.3.3多级逆流萃取（1）流程多级逆流萃取流程图qmSRqmR’qmRNqmSqmRiqmEi+1qmRi-1qmEiqmR2qmE2qmF,xFqmE’qmE1qmSE8.3.3多级逆流萃取多级逆流萃取流程图q19（2）特点连续逆流操作，分离程度较高。（3）计算设计型问题：已知S的组成，qmF、xF,规定qmS/qmF（溶剂比）和分离要求，求N。

解决方法：每级内平衡。

即Ei和Ri平衡，若能确定Ri组成xi和E

i+1

组成yi+1之间的关系，即可求得理论级数（逐级计算)。iR

i-1E

i+1RiEi（2）特点即Ei和Ri平衡，若能确定Ri组成xi20a）总物料衡算说明：M点是F、S的和点，也是E1、RN的和点。利用杠杆定律：注意:E1和RN不是共轭相。①三角形相图图解法ABE1RNSMFR’Na）总物料衡算说明：M点是F、S的和点，也是E1、RN的和点21

b）各级的物料衡算第一级第二级……第N级于是：

此式说明：各级间的物流之差为一常数，且D为各级物流的公共差点（极点）。b）各级的物料衡算第二级……第N级于是：22c）逐级图解过程已知F、S可确定M，由M、RN可确定E1。c）逐级图解过程23由E1通过平衡关系确定R1，R1和D连线确定E2,由E1通过平衡关系确定R1，R1和D连线确定E2,24多级逆流萃取图解法如此交替直至萃余相组成小于规定要求，则N为理论级数。多级逆流萃取图解法如此交替直至萃余相组成小于规定要求，则N25部分互溶物系的萃取计算课件26②利用分配曲线N较多时，三角形相图内作图不准确。

a）画分配曲线；

b）画操作线；过D点画级联线，求得c）画梯级得理论级数。

……

②利用分配曲线c）画梯级得理论级数。…27部分互溶物系的萃取计算课件28（4）溶剂比对操作的影响①溶剂比和最小溶剂比

定义：溶剂比=qmS/qmF

说明：溶剂比的变化，引起差点D的变化，导致理论级数的变化。（4）溶剂比对操作的影响说明：溶剂比的变化，引起差点D的变29◆

qmS/qmF较大，M→S，E1为F和D的和点，D点在三角形相图右侧，净物流向左流动。◆

qmS/qmF减小，M→F，E1升高，D点远离S。D点移到无穷远时D=0，级联线互相平行。◆

qmS/qmF再减小，F为E1和D的和点，D点落在三角形相图左侧，净物流向右流动。可见：◆qmS/qmF较大，M→S，E1为F和D的和点30部分互溶物系的萃取计算课件31分配曲线操作线132PxFy溶剂比对操作线的影响分配曲线操作线132PxFy溶剂比对操作线的影响32②最小溶剂比的求法

的位置，既和平衡关系有关，又和分离要求有关。夹紧点与Dmin的关系：②最小溶剂比的求法的位置，既和平衡关系有关，又和分33最小溶剂比的确定：操作范围内的联结线延长，与RNS相交，D点在右侧，则取离S最近的点；D点在左侧，则取离S最远的点。最小溶剂比的确定：34RN连接F、Dmin点，与溶解度曲线相交于E1点，FE1则RNE1与FS的交点为和点M。M最小溶剂比：RN连接F、Dmin点，与溶解度曲线相交于E1点，FE1则R35部分互溶物系的萃取计算课件36实际溶剂比的确定：

实际溶剂比取最小实际溶剂比的倍数。多级错流萃取与多级逆流萃取的比较：◆分离要求、溶剂一定时：多级逆流萃取比多级错流萃取板数少。◆板数一定时：多级逆流萃取比多级错流萃取溶剂用量少。◆生产上多采用逆流萃取操作。8.3.4微分接触式逆流萃取指：萃取相和萃余相逆流微分接触，使两相中的溶质浓度沿流动方向发生连续的变化。完成规定分离要求所需塔高或填料层高度的计算。实际溶剂比的确定：多级错流萃取与多级逆流萃取的比较：8.3.37（1）理论级当量高度法理论级当量高度Hth：与物系、操作条件和设备形式有关，其值由实验确定。（2）传质单元数法取微元高度dHH微元接触式逆流萃取示意图（1）理论级当量高度法理论级当量高度Hth：与物系、操作条件38部分互溶物系的萃取计算课件398.3部分互溶物系的萃取计算8.3.1单级萃取(1)流程

单级萃取流程示意图mF,xF混合器澄清槽mSmM,zxE,ymR,x8.3部分互溶物系的萃取计算8.3.1单级萃取40（2）特点

原料液与溶剂一次性接触。

萃取相与萃余相达到平衡。（3）计算已知原料液的处理量及组成（生产工艺给定），计算：操作型：给定S的用量mS及组成，求萃取相E与萃余相R的量mE和mR及组成y、x。设计型：根据给定的原料液F及规定的分离要求，求溶剂S用量。（2）特点41①操作型计算求解方法

a）依S的用量mS及F的量mF和组成xF确定和点M：ABKSMF①操作型计算求解方法ABKSMF42

b）确定E，R的量及组成采取图解试差法确定E，R的组成。由杠杆定律确定E和R的量：A单级萃取图解法BKERSMFb）确定E，R的量及组成由杠杆定律确定E和R的量：A43部分互溶物系的萃取计算课件44c)

确定萃取液与萃余液的组成及量脱除溶剂量为：A

单级萃取图解法BKERSR’E’MFA

单级萃取图解法BKERSR’E’MFc)确定萃取液与萃余液的组成及量脱除溶剂量为：A45

②设计型计算求解方法一般规定萃余相R的x或萃余液R’的x’.

解法：由R得到E，连接F、Ｓ得交点Ｍ；溶剂用量：进而，得到萃取液、萃余液的量和组成。ABKERSR’MF单级萃取图解法BKERSR’E’MFA②设计型计算求解方法溶剂用量：进而，得到萃取液、萃余46部分互溶物系的萃取计算课件47

（3）最大溶剂用量及最小溶剂用量减小S，则Ｍ靠近F，当Ｍ达到R2时混溶，故Ｍ位于R2时的溶剂用量为mS

min。当mS=mSmax时当mS=mSmin时单级萃取的溶剂范围：mSmin<mS<mSmax增加S，则Ｍ靠近S，当M点达到Ｅ1时混溶，故Ｍ位于Ｅ1时的溶剂用量为mS

max。

溶剂用量对单级萃取的影响ABESRE1MFxE2R2R1（3）最大溶剂用量及最小溶剂用量减小S，则Ｍ靠近F，当48部分互溶物系的萃取计算课件49部分互溶物系的萃取计算课件50（4）萃取液的最大浓度当S=Smin时，E的浓度yA最大，但y’A一般不是最大。

过S点作溶解度曲线的切线得点E，求得R，得M点，于是得：ABE2SFR2ME’2E’y’maxy’2图解萃取液的最大组成E1R11.01.00（4）萃取液的最大浓度当S=Smin时，E的浓度yA最51萃取液的最大浓度确定:ABE2SFR2ME’2E’y’maxy’2图解萃取液的最大组成E1R11.01.00萃取液的最大浓度确定:ABE2SFR2ME’2E’y’max52

注意：如果M点在两相区外相交，说明超出萃取范围，不能进行萃取操作，由R1点确定的溶剂用量为该操作条件下的最小溶剂用量mS,min。ABSE1FERR1M’y’A注意：如果M点在两相区外相交，说明超出萃取范围，不能53

8.3.2多级错流萃取

（1）流程

qmR’n多级错流萃取流程图qmSEqmE’nqmS1qmRiqmEiqmRi-1qmENqmR1qmE2qmF,xFqmE’qmE1qmRNqmSnqmSiqmS2qmR2qmRn-1qmRi8.3.2多级错流萃取qmR’n多级错流54（2）特点△溶剂耗量较大，溶剂回收负荷增加,△设备投资大。（3）计算①设计型计算

已知：

qmＦ、xF，规定各级qmＳ量，

求：达到一定的分离要求所需的理论级数Ｎ。②操作型问题

已知：理论级数估计：分离能力。

说明：解决方法基本相同。（2）特点55多级错流萃取图解计算：多级错流萃取ABKE1R1SFE2R2E3R3E4R4M4M3M2M1多级错流萃取图解计算：多级错流萃取ABKE1R56部分互溶物系的萃取计算课件578.3.3多级逆流萃取（1）流程多级逆流萃取流程图qmSRqmR’qmRNqmSqmRiqmEi+1qmRi-1qmEiqmR2qmE2qmF,xFqmE’qmE1qmSE8.3.3多级逆流萃取多级逆流萃取流程图q58（2）特点连续逆流操作，分离程度较高。（3）计算设计型问题：已知S的组成，qmF、xF,规定qmS/qmF（溶剂比）和分离要求，求N。

解决方法：每级内平衡。

即Ei和Ri平衡，若能确定Ri组成xi和E

i+1

组成yi+1之间的关系，即可求得理论级数（逐级计算)。iR

i-1E

i+1RiEi（2）特点即Ei和Ri平衡，若能确定Ri组成xi59a）总物料衡算说明：M点是F、S的和点，也是E1、RN的和点。利用杠杆定律：注意:E1和RN不是共轭相。①三角形相图图解法ABE1RNSMFR’Na）总物料衡算说明：M点是F、S的和点，也是E1、RN的和点60

b）各级的物料衡算第一级第二级……第N级于是：

此式说明：各级间的物流之差为一常数，且D为各级物流的公共差点（极点）。b）各级的物料衡算第二级……第N级于是：61c）逐级图解过程已知F、S可确定M，由M、RN可确定E1。c）逐级图解过程62由E1通过平衡关系确定R1，R1和D连线确定E2,由E1通过平衡关系确定R1，R1和D连线确定E2,63多级逆流萃取图解法如此交替直至萃余相组成小于规定要求，则N为理论级数。多级逆流萃取图解法如此交替直至萃余相组成小于规定要求，则N64部分互溶物系的萃取计算课件65②利用分配曲线N较多时，三角形相图内作图不准确。

a）画分配曲线；

b）画操作线；过D点画级联线，求得c）画梯级得理论级数。

……

②利用分配曲线c）画梯级得理论级数。…66部分互溶物系的萃取计算课件67（4）溶剂比对操作的影响①溶剂比和最小溶剂比

定义：溶剂比=qmS/qmF

说明：溶剂比的变化，引起差点D的变化，导致理论级数的变化。（4）溶剂比对操作的影响说明：溶剂比的变化，引起差点D的变68◆

qmS/qmF较大，M→S，E1为F和D的和点，D点在三角形相图右侧，净物流向左流动。◆

qmS/qmF减小，M→F，E1升高，D点远离S。D点移到无穷远