化工原理萃取课件.ppt

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第一节概述(Introduction)
一、液-液萃取的基本原理
在液体混合物中加入与其不完全混溶的液体溶剂(萃取剂),形成液-液两相,利用液体混合物中各组分在两液相中溶解度的差异而达到分离的目的。也称溶剂萃取,简称萃取。
溶质:混合液中被分离出的物质,以A表示;
稀释剂(原溶剂):混合液中的其余部分,以B表示;
萃取剂:萃取过程中加入的溶剂,以S表示。
萃取剂对溶质应有较大的溶解能力,对于稀释剂则不互溶或仅部分互溶。
三、萃取操作的基本流程
分级接触式
单级
多级错流
多级逆流
按溶液与萃取
剂的接触方式
1、单级萃取
微分接触式
连续接触式
萃取相
Extract
萃余相
Raffinate
料液A+B
Feed
萃取剂
Solvent
混合澄清槽
Mixer-settler
萃取液
E’
萃余液
R’
溶剂
S’
萃取操作的基本流程
原料液依次通过各级,新鲜溶剂则分别加入各级的混合槽中,萃取相和最后一级的萃余相分别进入溶剂回收设备。
特点:萃取率比较高,但萃取剂用量较大,溶剂回收处理量大,能耗较大。
2、多级错流萃取
萃取剂
Solvent
料液
Feed
萃取相
Extract
萃余相
Raffinate
1
2
3
N
3、多级逆流萃取
萃取剂
Solvent
原料液和萃取剂依次按反方向通过各级,最终萃取相从加料一端排出,并引入溶剂回收设备中,最终萃余相从加入萃取剂的一端排出,引入溶剂回收设备中。
特点:可用较少的萃取剂获得比较高的萃取率,工业上广泛采用。
料液
Feed
萃取相
Extract
萃余相
Raffinate
1
2
3
N
萃取操作的基本流程
一液相为连续相,另一液相为分散相,分散相和连续相呈逆流流动;两相在流动过程中进行质量传递,其浓度沿塔高呈连续微分变化;两相的分离在塔的上下两端进行。
4、微分接触式(连续接触式)
一般为塔式设备
(喷淋塔、填料塔、转盘塔、振动筛板塔等)。
轻液出口
Light
Liquidoutlet
轻液进口
Light
liquidinlet
重液出口
Heavy
liquidoutlet
重液进口
Heavy
liquidinlet
四、萃取操作的适用范围
萃取过程本身并未完全完成分离任务,而只是将难于分离的混合物转变成易于分离的混合物,要得到纯产品并回收溶剂,必须辅以精馏(或蒸发)等操作。
萃取操作是两相间的传质过程,需要研究两液相间的平衡关系和相际间的传质速率问题。
萃取操作一般用于:
(1)混合液中各组分的沸点很接近或形成恒沸混合物,用一般精馏方法不经济或不能分离;
(2)混合液中含热敏性物质,受热易分解、聚合或发生其它化学变化;
(3)混合液中需分离的组分浓度很低,采用精馏方法须将大量的稀释剂汽化,能耗太大。
组分的浓度以摩尔分率,质量分率表示均可。本章中xA、xB、xS分别表示A、B、S的质量分率。
A
B
S












A
B
S












三角形的三个顶点分别表示A、B、S三个纯组分。
E
E
M
M
三条边上的任一点代表某二元混合物的组成,不含第三组分。E点:xA=,xB=
(1)M点为C与D点的和点,C点为M点与D点的差点,D点为M点与C点的差点。分点与合点在同一条直线上,分点位于合点的两边;
xAC
A
B
S
D
C
M
xAM
xAD
xSC
xSM
xSD
(2)分量与合量的质量与直线上相应线段的长度成比例,即:
CD线上不同的点代表C、D以不同质量比进行混合所得的混合物;混合物M可分解成任意两个分量,只要这两个分量位于通过M点的直线上,在M点的两边即可。
二、三角形相图(三元体系的液-液平衡关系)
按组分间互溶度的不同,可将三元混合液分为:
(1)溶质A可完全溶解于B及S中,而B、S不互溶;
(2)溶质A可完全溶解于B及S中,而B、S只能部分互溶;
(3)溶质A与B完全互溶,B与S和A与S为二对部分互溶组分。
通常,将(1)(2)中只有一对部分互溶组分的三元溶合物体系称为第I类物质。
如***(A)-水(B)-***异丁基***(S)
醋酸(A)-水(B)-苯(C)
萃取中(I)类物系较普遍,故主要讨论该类物系的液-液相平衡。