1、 液液-液萃取又稱溶劑萃取，是利用原料液中各組分在溶液萃取又稱溶劑萃取，是利用原料液中各組分在溶劑中的溶解度不同而分離的一種單元操作。劑中的溶解度不同而分離的一種單元操作。 原料液原料液A+B萃取劑萃取劑S混合器混合器澄清器澄清器萃取相萃取相E回收溶劑回收溶劑S萃取液萃取液E萃余液萃余液萃余相萃余相回收溶劑回收溶劑S溶劑回收塔溶劑回收塔1、混合液中各組分的、混合液中各組分的沸點接近沸點接近，或各組分的，或各組分的相對揮發度接近相對揮發度接近于于1，采用精餾操作所需的理論塔板數很多，或回流比很大，采用精餾操作所需的理論塔板數很多，或回流比很大，設備費和操作費用大，不經濟，可采用萃取。如苯（沸點設

2、備費和操作費用大，不經濟，可采用萃取。如苯（沸點353.25K）環己烷（沸點為）環己烷（沸點為354.15K），加入萃取劑糠醛），加入萃取劑糠醛 即即可分離。可分離。2、混合液中欲回收的組分是、混合液中欲回收的組分是熱敏性物質熱敏性物質，受熱分解，聚合或，受熱分解，聚合或發生其它反應。在生化和制藥工業中廣泛應用，如：從發酵發生其它反應。在生化和制藥工業中廣泛應用，如：從發酵液中提取青酶素，咖啡咽的提取都應用萃取。液中提取青酶素，咖啡咽的提取都應用萃取。3、稀溶液稀溶液，溶質在混合液中濃度很低且為難揮發組分，采用，溶質在混合液中濃度很低且為難揮發組分，采用精餾將大量稀釋劑氣化，熱能消耗很大，從稀

3、醋酸水溶液中精餾將大量稀釋劑氣化，熱能消耗很大，從稀醋酸水溶液中制備無水醋酸。制備無水醋酸。4、混合液中組分蒸餾時形成、混合液中組分蒸餾時形成恒沸物恒沸物，采用普通的精餾方法，采用普通的精餾方法，得不到所需的純度。得不到所需的純度。5、其它，如多種、其它，如多種金屬物質的分離金屬物質的分離（稀有元素的提取，銅（稀有元素的提取，銅-鐵，鈾鐵，鈾-釩、鈮釩、鈮-鉭），核工業材料的制取，廢水治理等廣鉭），核工業材料的制取，廢水治理等廣泛地采用萃取。泛地采用萃取。在萃取操作過程中，選擇合適的萃取劑，對萃取效率和經濟效在萃取操作過程中，選擇合適的萃取劑，對萃取效率和經濟效果均有較大影響，選取萃取劑時，可

4、以從以下幾個方面考慮：果均有較大影響，選取萃取劑時，可以從以下幾個方面考慮：（1）萃取劑的選擇性：選擇的萃取劑對溶質）萃取劑的選擇性：選擇的萃取劑對溶質A有較大的溶解能有較大的溶解能力。而與稀釋劑力。而與稀釋劑B的互溶度較小。的互溶度較小。（2）選擇的萃取劑應使萃取相和萃余相之間有一定的密度差，）選擇的萃取劑應使萃取相和萃余相之間有一定的密度差，易于分層。易于分層。（3）萃取劑具有化學穩定性、熱穩定性，對設備腐蝕性較小。）萃取劑具有化學穩定性、熱穩定性，對設備腐蝕性較小。（4）萃取劑應無毒，不易燃燒，便于操作，輸運及貯存來源充）萃取劑應無毒，不易燃燒，便于操作，輸運及貯存來源充分，價格低廉。分

5、，價格低廉。（5）要求萃取劑易于回收，且回收操作費用低。）要求萃取劑易于回收，且回收操作費用低。近年開發的新型特效萃取劑有：近年開發的新型特效萃取劑有：（）、冠醚萃取劑（）、冠醚萃取劑（）、羧酸萃取劑（）、羧酸萃取劑（）、螯合萃取劑（）、螯合萃取劑溶劑溶劑原料液原料液萃取相萃取相萃余相萃余相萃取器萃取器原料液原料液F級級2級級n級級R1R2Rn-1最終萃余相最終萃余相Rn 原料液原料液FE2E3En萃取劑萃取劑S最終萃取相最終萃取相E1 回收溶劑回收溶劑S萃取液萃取液E萃余液萃余液R回收溶劑回收溶劑S級級2級級n級級萃取相萃取相萃取劑萃取劑SR1RnR2Rn-1E1E2En圖中各點的含義如下：

6、圖中各點的含義如下：（1）、三角形的三個頂點）、三角形的三個頂點A、B、S分別代表純組分。分別代表純組分。A點代表溶質點代表溶質A的組的組成為成為100%，其它兩組分的組成為零，其它兩組分的組成為零，B、S分別代表稀釋劑、萃取劑。分別代表稀釋劑、萃取劑。（2）、三角形任一邊上的任一點代表二元混合物，第三組分的組成為零。）、三角形任一邊上的任一點代表二元混合物，第三組分的組成為零。G點表示點表示B和和S的混合物，其中兩組分的含量用其狀態點離三角形頂點的相的混合物，其中兩組分的含量用其狀態點離三角形頂點的相對距離表示。（對距離表示。（x xBB=0.8=0.8；x xS S=0.2=0.2） (3

7、)(3)、三角形內任一點、三角形內任一點M代表代表A、B、S三元組分組成的混合物。三元組分組成的混合物。2 . 0:5 . 0:3 . 0:BGAFSDMKMJMIxxxSBAFABREMS 將將Rkg的的R相與相與Ekg的的E相混合，得到相混合，得到Mkg的混合液。的混合液。反之，在分層區內，反之，在分層區內，M kg的混合物，可以的混合物，可以分離為兩個液層分離為兩個液層R、E兩相，混合物兩相，混合物M與兩與兩液相液相E、R之間的關系（也就是質量與組成之間的關系（也就是質量與組成之間的關系），可以用之間的關系），可以用杠桿規則杠桿規則來描述：來描述：（1）代表混合液總組成的）代表混合液總組

8、成的M點和代表兩液點和代表兩液層組成的層組成的E點及點及R點，應處于同一直線上。點，應處于同一直線上。（2）E相與相與R相的質量和線段相的質量和線段MR與與ME的的長度成比例。長度成比例。MEMRRE（3）向）向A、B二元料液二元料液F中加入純溶劑中加入純溶劑S，則混合液總組成的，則混合液總組成的坐標坐標M點沿點沿SF線而變。線而變。MSMFFS 根據萃取操作中各組分的互溶性，可將三元系統分為以下根據萃取操作中各組分的互溶性，可將三元系統分為以下三種情況：三種情況：（1）溶質）溶質A可完全溶解于稀釋劑可完全溶解于稀釋劑B和萃取劑和萃取劑S中，但中，但B與與S不不互溶。互溶。（2）溶質）溶質A可

9、完全溶解于稀釋劑可完全溶解于稀釋劑B和萃取劑和萃取劑S中，但中，但B與與S為為一對部分互溶組分。一對部分互溶組分。（3）組分）組分A、B可完全互溶，但可完全互溶，但B、S及及A、S為兩對部分互為兩對部分互溶組分。溶組分。 將（將（1）、（）、（2）項中只有一對部分互溶組分的三元混合物）項中只有一對部分互溶組分的三元混合物系稱為系稱為第第I類物系類物系。此類常見。此類常見,本章主要討論此類物系本章主要討論此類物系.如：醋酸（如：醋酸（A）-水（水（B）-苯（苯（S） 丙酮（丙酮（A）- 氯仿（氯仿（B）-水（水（S） 將具有兩對部分互溶組分的三元混合物系稱為將具有兩對部分互溶組分的三元混合物系稱

10、為第第II類物系類物系。如：苯乙烯（如：苯乙烯（A）-乙苯（乙苯（B）-二甘醇（二甘醇（S） ABREMSL C D F G JCDFG 設溶質設溶質A完全溶解于稀釋劑完全溶解于稀釋劑B和萃取劑和萃取劑S中，中，B和和S部分互溶。在一定溫度下，組分部分互溶。在一定溫度下，組分B和和S以任意數量混合，最后必然得到兩個互以任意數量混合，最后必然得到兩個互不相溶的液層，各層的坐標分別如圖中不相溶的液層，各層的坐標分別如圖中L和和J點。點。 若總組成為若總組成為C的的B、S二元混合液中逐漸二元混合液中逐漸加入溶質加入溶質A形成三元混合液（其中形成三元混合液（其中B/S為常為常數），則三元混合物的組成點

11、將沿數），則三元混合物的組成點將沿AC線而線而變化。若加入變化。若加入A的量恰好使混合液由兩個的量恰好使混合液由兩個液相變為液相變為均一相均一相時，相應的組成點就落在時，相應的組成點就落在C處，點處，點C稱為稱為混溶點或分層點混溶點或分層點。同理，。同理，總組成為總組成為D、F、G的二元混合物加入的二元混合物加入A，同樣可以得到混溶點同樣可以得到混溶點D、F、G，將，將C 、D、F、G光滑連接得到一曲線光滑連接得到一曲線-該曲該曲線稱為在一定溫度下該物系的線稱為在一定溫度下該物系的溶解度曲線溶解度曲線。ABREMSL C D F G JCDFG（1）曲線以內為兩相區）曲線以內為兩相區（2）曲線

12、以外為均相區）曲線以外為均相區（3）曲線內任一點）曲線內任一點M可分成兩個可分成兩個互不相溶的液相，其組成分別由互不相溶的液相，其組成分別由R和和E表示，這兩相稱為表示，這兩相稱為共軛相共軛相。 聯結共軛相形成的直線稱為聯結共軛相形成的直線稱為聯聯結線結線RE（注意：萃取操作只能在（注意：萃取操作只能在兩相區內進行）兩相區內進行） ASBPE1R1R2R3R4E2E3E4C1C2C3C4 在一定溫度下，三元物系溶解在一定溫度下，三元物系溶解曲線和聯結線可根據實驗數據繪曲線和聯結線可根據實驗數據繪制出來，使用該曲線時，如已知制出來，使用該曲線時，如已知一相組成求與該相成平衡的另一一相組成求與該相

13、成平衡的另一相，常借助輔助曲線（也稱相，常借助輔助曲線（也稱共軛共軛曲線曲線），而輔助曲線是借助聯結），而輔助曲線是借助聯結線求得的。線求得的。 已知已知R1E1、 R2E2、 R3E3、 R4E4，分別，分別過過R1、 R2、 R3、 R4作作AS的平行線與過的平行線與過E1、 E2、 E3、 E4作作AB的平行線交點分別的平行線交點分別為為C1、C2、C3、C4， 光滑連接光滑連接C1、C2、C3、C4即得輔助線。即得輔助線。ABPE1R1R2R3R4E2E3E4C1C2C3C4S 已知已知R1E1、 R2E2、 R3E3、 R4E4，分，分別過別過R1、 R2、 R3、 R4作作BS的平

14、行線的平行線與過與過E1、 E2、 E3、 E4作作AB的平行線的平行線交點分別為交點分別為C1、C2、C3、C4， 光滑連接光滑連接C1、C2、C3、C4即得輔助即得輔助線。線。 輔助線與溶解度曲線交點輔助線與溶解度曲線交點P，表明該點的聯結線無限短，表明該點的聯結線無限短，相當于這一系統的臨界狀態，故稱相當于這一系統的臨界狀態，故稱P點點為為臨界混溶點臨界混溶點。、臨界混溶點一般不在溶解度曲線的頂點，該點由實、臨界混溶點一般不在溶解度曲線的頂點，該點由實驗測得，當聯結很短時，接近臨界混溶點，可以用外延輔助曲驗測得，當聯結很短時，接近臨界混溶點，可以用外延輔助曲線的方法求出臨界混溶點。線的方

15、法求出臨界混溶點。、該點將溶解度曲線分為兩支：左支表示混合物以稀釋劑、該點將溶解度曲線分為兩支：左支表示混合物以稀釋劑B為為主，即萃余相；右支表示混合物以萃取劑主，即萃余相；右支表示混合物以萃取劑S為主，即萃取相。為主，即萃取相。BAS0.20.20.40.40.60.60.80.8RE1.01.0Px xAAyAy = x xPDOAAAxyRAEk相中的組成在組分相中的組成在組分A分配系數分配系數:BBBxyk 對于組分對于組分B： 萃取劑的選擇性萃取劑的選擇性是指萃取劑是指萃取劑S對原料液中兩個組分對原料液中兩個組分A、B溶解能力的差異。溶解能力的差異。 一般來說，溶質一般來說，溶質A在

16、萃取劑在萃取劑S中的溶解度盡可能大，稀中的溶解度盡可能大，稀釋劑釋劑B在萃取劑在萃取劑S中的溶解度盡可能小，這樣的萃取劑選擇中的溶解度盡可能小，這樣的萃取劑選擇性就好。萃取劑的選擇性可以用選擇性系數性就好。萃取劑的選擇性可以用選擇性系數表示：表示：BABABBAABAxxyyxyxykk1）、）、1，值越大，越有利于分離，還可以減少萃值越大，越有利于分離，還可以減少萃 取取劑的用量，從而降低萃取劑的回收能耗。劑的用量，從而降低萃取劑的回收能耗。2）、）、=1，kA=kB，表示萃取相中組分，表示萃取相中組分A、B的組成比值的組成比值與萃余相中組分與萃余相中組分A、B的組成比值相同，故無分離能力，

17、的組成比值相同，故無分離能力，說明選取的萃取劑不合適。說明選取的萃取劑不合適。ABSABST3T2T1P3P2P1T1 T2T3 萃取劑萃取劑S與稀釋劑與稀釋劑B之間存在著或之間存在著或多或少的互溶情況多或少的互溶情況-。 互溶度大時則三角形相圖中分層互溶度大時則三角形相圖中分層區面積縮小，萃取液中區面積縮小，萃取液中A的最大組的最大組成成ymax也隨之減小，反之，增大。也隨之減小，反之，增大。ymaxymax溫度升高，互溶度溫度升高，互溶度增加，兩相分層區的面積縮小，增加，兩相分層區的面積縮小，從而影響聯結線的斜率和分配曲從而影響聯結線的斜率和分配曲線的形狀，溫度還對溶液的粘度線的形狀，溫度

18、還對溶液的粘度和表面張力有影響，因此萃取操和表面張力有影響，因此萃取操作時應選擇適宜的操作溫度。作時應選擇適宜的操作溫度。BAS0.20.20.40.40.60.60.80.8REM1MDx xADADx xSDSD1.01.0A、B、S三元物系的相三元物系的相平衡關系如圖所示，現將平衡關系如圖所示，現將50kg的的S和和50kg的的B相混，相混，試求：試求：（1）、該混合物是否分成）、該混合物是否分成兩相？兩相的組成及數量兩相？兩相的組成及數量各多少？各多少？（2）、在混合物中至少加）、在混合物中至少加入多少入多少A，才能使混合物變，才能使混合物變為均相？為均相？（3）、從此均相混和物中）、

19、從此均相混和物中除去除去30kg的的S，剩余液體，剩余液體的數量與組成各為多少？的數量與組成各為多少？ 在萃取過程的計算中，無論采用單級或多級萃取操作，在萃取過程的計算中，無論采用單級或多級萃取操作，均假定每一級為一個理論級，即離開萃取器的兩相（萃取均假定每一級為一個理論級，即離開萃取器的兩相（萃取相相E和萃余相和萃余相R）互呈平衡。萃取操作中的理論級概念和精）互呈平衡。萃取操作中的理論級概念和精餾中的理論塔板相當。一個實際萃取級的分離能力達不到餾中的理論塔板相當。一個實際萃取級的分離能力達不到一個理論級。實際的級數一個理論級。實際的級數 ，總的級效率，總的級效率可通過實可通過實驗確定，理論級

20、數驗確定，理論級數 NT 可以計算得到。可以計算得到。TPNN 單級萃取分兩種：單級萃取分兩種：1、間歇操作：物料的重量用、間歇操作：物料的重量用kg表示表示 2、連續操作：每股物料流量用、連續操作：每股物料流量用kg/h表示表示萃取劑萃取劑，yA,S原料液，原料液，x xA,A,F萃取相，萃取相，yA,E萃余相，萃余相，x xA,A,R萃取器萃取器萃取液萃取液，yA,E萃余液萃余液，x xA,R因為組成均以溶質因為組成均以溶質A的含量表示的含量表示,故下標故下標A可省略可省略,以以x xF,x xR,yE等表示組成等表示組成.ABREMSERF工程上常遇到的問題是：工程上常遇到的問題是：已知

21、：原料液組成已知：原料液組成x xF F，重量為，重量為F F；萃取劑組；萃取劑組成成y yS S，體系的相平衡數據（或曲線），體系的相平衡數據（或曲線） 萃余相組成萃余相組成x xR R 萃余液組成萃余液組成x xR R求：求： 萃取劑用量萃取劑用量S S 萃取相萃取相E E的量的量 萃余相萃余相R R的量的量以及萃取相的組成以及萃取相的組成yE此類問題可以利用三角形相圖，此類問題可以利用三角形相圖，圖解計算法圖解計算法來求解：來求解：（1）根據體系的相平衡數據，作出溶解度曲線和輔助線；）根據體系的相平衡數據，作出溶解度曲線和輔助線；（2）加入萃取劑）加入萃取劑 純萃取劑純萃取劑 yS=0，

22、S點落在三角形右角點上。點落在三角形右角點上。 回收萃取劑回收萃取劑yS0，S0點落在三角形內，在點落在三角形內，在S 點的左上方。點的左上方。又已知又已知x xF，可以在直線，可以在直線AB上找到點上找到點F，連接，連接SF，或，或S0F，那么代表原料液與，那么代表原料液與萃取劑的混合液組成點萃取劑的混合液組成點M必在必在SF或或S0F線上。線上。（3）已知）已知x xR可在圖上定出可在圖上定出R點（或由點（或由x xRR在在AB上定出上定出R，連接，連接RS交溶解度交溶解度曲線于曲線于R點），再由點），再由R點利用輔助曲線求得點利用輔助曲線求得E點連接點連接ER，與，與SF交于交于M點，利

23、點，利用杠桿規則可求出萃取劑用杠桿規則可求出萃取劑S的用量的用量。ABREMSERFEMMRREMSMFFSMSMFFS同樣，RERMMERSFxyxxMRMEMxEyRxSyFxAMRESF）（的衡算：溶質總物料衡算：由于由于E、F、R在同一直線在同一直線AB上，由杠桿規則得：上，由杠桿規則得：EFRxyxxFRERFFERERFFERERF;42.50以水為萃取劑（）從醋酸（）與氯仿（）的混合以水為萃取劑（）從醋酸（）與氯仿（）的混合液中提取醋酸，已知在液中提取醋酸，已知在下原料液的處理量為下原料液的處理量為，其中醋酸的質量分率為，其余為氯仿；水，其中醋酸的質量分率為，其余為氯仿；水的用量

24、為，操作溫度下相和相以質量百分的用量為，操作溫度下相和相以質量百分率表示的平衡數據如下表所示試計算率表示的平衡數據如下表所示試計算：（）、經單級萃：（）、經單級萃取后取后相和相的組成和流量；（）、相和相中的萃相和相的組成和流量；（）、相和相中的萃取劑完全脫除后，萃取液和萃余液的組成和流量。取劑完全脫除后，萃取液和萃余液的組成和流量。原料液原料液F回收溶劑回收溶劑S萃取液萃取液E萃余液萃余液R回收溶劑回收溶劑S級級2級級n級級萃取相萃取相萃取劑萃取劑SR1RnR2Rn-1E1E2En多級錯流，對于萃余相而言，可以看成單級萃取器的串聯，多級錯流，對于萃余相而言，可以看成單級萃取器的串聯，同樣可以采

25、用圖解計算法求解。同樣可以采用圖解計算法求解。問題問題: 已知：（已知：（1）、萃取劑用量為）、萃取劑用量為S（每級均相等），組成為（每級均相等），組成為yS，（S為純凈萃取劑時為純凈萃取劑時yS=0，S0點落在點落在S點上；若是回收萃取劑，點上；若是回收萃取劑，則則S0，S0在三角形內，于在三角形內，于S點的左側）；（點的左側）；（2）、原料液量）、原料液量F及其組成及其組成x xF，最終萃余相組成，最終萃余相組成x xn ；（；（3）、平衡相曲線。）、平衡相曲線。求：所需理論級數求：所需理論級數。：（1）根據平衡數據在三角形坐標中作出）根據平衡數據在三角形坐標中作出溶解度曲線和輔助線。溶解

26、度曲線和輔助線。（2）由）由x xF在在AB上確定上確定F點，連接點，連接FS0，由，由杠桿規則求出混合液的總量杠桿規則求出混合液的總量M1，即通，即通過定出過定出點，點，過過M1點借助輔助曲線用點借助輔助曲線用試差法試差法作聯結線作聯結線E1R1（3）在第二級中加入）在第二級中加入S2至一級萃余相至一級萃余相R1中，兩者混合液為中，兩者混合液為M2，且，且M2點位于點位于S0R1線上，由定出線上，由定出點點過過M2點用點用試差法試差法作聯結線作聯結線E2R2（4）依此類推，直到萃余相中的溶質）依此類推，直到萃余相中的溶質A的組成等于或小于的組成等于或小于x xn n為止，那么三角形中為止，那

27、么三角形中所畫聯結線的數目所畫聯結線的數目n即為多級錯流萃取過即為多級錯流萃取過程所需的理論級數。程所需的理論級數。0101FSMSMF012021SRMSMRxn有有2000kg含含（質量分數，下同）吡啶的（質量分數，下同）吡啶的水溶液，用等量的純氯苯進水溶液，用等量的純氯苯進行萃取若由第一級得到的行萃取若由第一級得到的萃余相萃余相再用與之相等的再用與之相等的氯苯進行萃取，如此連續進氯苯進行萃取，如此連續進行錯流萃取（即行錯流萃取（即，），若所用萃取劑均為），若所用萃取劑均為新鮮氯苯，操作條件下的平新鮮氯苯，操作條件下的平衡數據如圖所示試求將最衡數據如圖所示試求將最終萃余相中濃度降為，終萃余

28、相中濃度降為，則需要多少個理論級數，并則需要多少個理論級數，并計算萃取劑總量計算萃取劑總量多級逆流萃取一般是連續操作，分離效率高，所需萃取多級逆流萃取一般是連續操作，分離效率高，所需萃取劑量少，故工業上多采用多級逆流萃取操作。劑量少，故工業上多采用多級逆流萃取操作。在多級逆流萃取操作中，原料液的流量在多級逆流萃取操作中，原料液的流量F和組成和組成x xF，最，最終萃余相中溶質組成終萃余相中溶質組成x x均為已知，萃取劑的用量均為已知，萃取劑的用量S和組成和組成S由經濟權衡而選定，求：萃取所需的理論級數，以及由經濟權衡而選定，求：萃取所需的理論級數，以及離開任一級的兩股物料流量和組成。離開任一級

29、的兩股物料流量和組成。 級級2級級n級級R1R2Rn-1最終萃余相最終萃余相Rn 原料液原料液FE2E3En萃取劑萃取劑S最終萃取相最終萃取相E1 （1）根據操作條件下的平衡數據給繪出溶解度曲線和輔助曲線。）根據操作條件下的平衡數據給繪出溶解度曲線和輔助曲線。（2）由原料液和萃取劑的組成在圖中確定）由原料液和萃取劑的組成在圖中確定F和和S兩點，連兩點，連SF，由杠，由杠桿規則確定桿規則確定M點，點，SFMSMF（3）由最終萃余相組成）由最終萃余相組成x xn在相圖上在相圖上確定確定Rn點，聯結點，聯結RnM，延長，延長RnM與與溶解度曲線交于溶解度曲線交于E1點，點，E1為離開第為離開第一級的

30、萃取相組成點。一級的萃取相組成點。111EMRERMRMEnnnBASREEEERRRFRnM溶解度曲線溶解度曲線BASREEEERRRFRnM（4）利用溶解度曲線和物料衡算，用圖解法求理論級數，）利用溶解度曲線和物料衡算，用圖解法求理論級數，總物料衡算（第總物料衡算（第1級到第級到第n級）：級）：SRERERSRnEREREREREREREREREREFEREFEFSRERSFnnnnnnnn11433233423221223121111211321或或級第或級第或級第或SREREREREFnnn 132211由上可得由上可得: 表明離開任意級的萃余相表明離開任意級的萃余相R與進入該級的萃取

31、相與進入該級的萃取相E之差為常數以之差為常數以表示。表示。由杠桿規則可知由杠桿規則可知:在三角形相圖上連接在三角形相圖上連接Rm-1和和Em兩點的直線均通過兩點的直線均通過點點.這這些由些由Rm-1Em構成的直線稱為構成的直線稱為操作線操作線.m級級EmRmRm-1Em+1 可視為通過每一級的可視為通過每一級的“凈流量凈流量”，是虛擬量。其組成也可在三角相是虛擬量。其組成也可在三角相圖上用點圖上用點表示。表示。點為各條操作線上的共有點，稱為點為各條操作線上的共有點，稱為操作點操作點。 點的確定：點的確定：由由E1F與與SRn的延長線交點來確定的延長線交點來確定的位置。的位置。 通過通過E1點找

32、點找R1點（點（E1R1為聯結線），連續為聯結線），連續R1延長交溶解度曲線于延長交溶解度曲線于E2點，點，通過通過E2點找點找R2點（點（E2R2為聯結線），為聯結線）， 交替作圖，直到最后一級萃交替作圖，直到最后一級萃余相中被萃物濃度余相中被萃物濃度x xx xn為止。聯結線數目為止。聯結線數目n即為所求理論級數。即為所求理論級數。（1）操作點）操作點的位置與的位置與物系聯結線的斜率、物系聯結線的斜率、F、x xF、S、yS、x xn等有關，可能在三角形的左等有關，可能在三角形的左側，也可以在右側。側，也可以在右側。（2）其它條件一定時，）其它條件一定時，點的位點的位置由置由溶劑比（溶劑比

33、（S/F）決定：決定：S/F較小時，點較小時，點在三角形左側。在三角形左側。S/F較大時，點較大時，點在三角形右側。在三角形右側。BASREEEERRRFRnM在多級逆流萃取裝置中在多級逆流萃取裝置中,用純溶劑用純溶劑S處理含處理含A、B兩組分的兩組分的原料液。原料液流量原料液。原料液流量F=1000kg/h，其中溶質，其中溶質A的質量百分率的質量百分率為為30%，要求最終萃余相中溶質組成不超過，要求最終萃余相中溶質組成不超過7%。溶劑用量為。溶劑用量為S=350kg/h。試求：（。試求：（1）、所需的理論級數。（）、所需的理論級數。（2）、若將）、若將最終萃取相中的溶劑全部脫除，求最終萃取液

34、的流量最終萃取相中的溶劑全部脫除，求最終萃取液的流量E1和組和組成成y1。(操作條件下的溶解度曲線和輔助曲線如下圖所示操作條件下的溶解度曲線和輔助曲線如下圖所示) 如果多級逆流萃取操作需要的理論級數較多時，采用三角如果多級逆流萃取操作需要的理論級數較多時，采用三角相圖來求解，需要作的線條較多比較密集，因而誤差較大，相圖來求解，需要作的線條較多比較密集，因而誤差較大，可以用直角坐標來求理論級數。其步驟如下：可以用直角坐標來求理論級數。其步驟如下：（1）根據已知的平衡數據繪出溶解度曲線和輔助線，借助）根據已知的平衡數據繪出溶解度曲線和輔助線，借助輔助線，在直角坐標系上繪出分配曲線。輔助線，在直角坐

35、標系上繪出分配曲線。（2）在三角形相圖中找到點）在三角形相圖中找到點F、Rn、E1，連接，連接E1F延長交延長交SRn的延長線于操作點的延長線于操作點，BASEEmRnRm-1Fx xm-1x xFx x1y ymy y1y y2y yx x操作線操作線分配曲線分配曲線x xnNR1（3）自操作點）自操作點開始，在直線開始，在直線FE1和和RnS之間作若干條操之間作若干條操作線，每條操作線與溶解度曲線相交于作線，每條操作線與溶解度曲線相交于Rm-1和和Em兩點，對應的兩點，對應的組成分別為組成分別為x xm-1、ym，每作一條操作線就可以獲得一個操作點，每作一條操作線就可以獲得一個操作點（x

36、xm-1、ym，）將若干個操作點（，）將若干個操作點（x xm-1、ym）繪在直角坐標系）繪在直角坐標系中，即可得到中，即可得到操作線操作線。（4）在分配曲線和操作線之間作階梯，從）在分配曲線和操作線之間作階梯，從N（x xF、y1）點開始，）點開始，直到最后一個階梯萃余相中被萃物濃度直到最后一個階梯萃余相中被萃物濃度x x x xn為止，有多少個階為止，有多少個階梯，就有多少理論級數。梯，就有多少理論級數。BASEEmRnRm-1Fx xm-1x xFx x1y ymy y1y y2y yx x操作線操作線分配曲線分配曲線x xnNR1 當組分當組分B和和S完全不互溶完全不互溶時，萃取相中只

37、有時，萃取相中只有A和和S，萃余，萃余相中只有相中只有A和和B，所以在萃取過程中，萃取相中，所以在萃取過程中，萃取相中S的量和萃的量和萃余相中余相中B的量均保持不變，而只是的量均保持不變，而只是A在兩相中的濃度發生變在兩相中的濃度發生變化，為了方便化，為了方便,萃取相和萃余相中溶質的量用萃取相和萃余相中溶質的量用質量比濃度質量比濃度來來表示，表示，X=A/B；Y=A/S。（1）由平衡）由平衡數據在數據在X-Y直直角坐標上繪出角坐標上繪出分配曲線分配曲線。123mm+1Y1Ym+1XmX1BXFXnBSSY1YSXFXnXYY1YSNPX1Y2123N（2）在）在X-Y坐標上作出多級逆流萃取的操

38、作線，第坐標上作出多級逆流萃取的操作線，第1級到第級到第m級之間對級之間對溶質溶質A作作物料衡算：物料衡算：)(1111FmmmmFXSBYXSBYYSXBYSXB（3）、從點）、從點P(XF,Y1)開始，在分配線和操開始，在分配線和操作線之間作階梯至另作線之間作階梯至另一端點一端點N(Xn,Ys)止，止，畫得的階梯數即為所畫得的階梯數即為所需的理論級數。需的理論級數。多級逆流萃取的操作線方程多級逆流萃取的操作線方程Xm為離開為離開m級萃余相中溶質的質量比組成，級萃余相中溶質的質量比組成，kgA/kgB；Ym+1為離開為離開m+1級萃取相中溶質的質量比組成，級萃取相中溶質的質量比組成，kgA/

39、kgS；123mm+1Y1Ym+1XmX1BXFXnBSSY1YSXFXnXYY1YSNPX1Y2123YS0N4Smin 同精餾操作的回流比（同精餾操作的回流比（L/D ）相似，在萃取操作中，用溶）相似，在萃取操作中，用溶劑比（劑比（ S/F ）來表示溶劑量對設備費和操作費的影響。）來表示溶劑量對設備費和操作費的影響。 對于完成同樣的分離任務：對于完成同樣的分離任務：（1）若加大溶劑比（）若加大溶劑比（S/F），所需理論級數減少，回收溶劑），所需理論級數減少，回收溶劑消耗能量上升。消耗能量上升。（2）若減小溶劑比（）若減小溶劑比（S/F），所需理論級數增多，回收溶劑），所需理論級數增多，回收

40、溶劑消耗能量少。消耗能量少。 所以應根據經濟的原則，選擇合適的溶劑比。所以應根據經濟的原則，選擇合適的溶劑比。 萃取劑的萃取劑的最小用量最小用量Smin，是指達到規定的分離程度，萃取劑，是指達到規定的分離程度，萃取劑的用量減少至的用量減少至Smin時，所需的理論級數為無窮多。實際操作時，所需的理論級數為無窮多。實際操作中，萃取劑的用量必須大于此極限值。中，萃取劑的用量必須大于此極限值。 在直角坐標系中，當在直角坐標系中，當S減小時，操作線的斜率減小時，操作線的斜率B/S增大，增大，逐漸向分配線靠近，所需的理論級數增加逐漸向分配線靠近，所需的理論級數增加,進一步減小，操進一步減小，操作線與分配線

41、交于作線與分配線交于Mmin點，此時，完成分離任務所需的理論點，此時，完成分離任務所需的理論級數為無窮多，相對應的萃取劑用量為最小萃取劑用量級數為無窮多，相對應的萃取劑用量為最小萃取劑用量Smin，此時操作線的斜率為最大，此時操作線的斜率為最大，k kmax=B/Smin 即即 ： Smin=B/k kmax 實際萃取劑的用量要根據萃取和溶劑回收的設備費和操實際萃取劑的用量要根據萃取和溶劑回收的設備費和操作費用來確定，一般取作費用來確定，一般取S適宜適宜=（1.5 2）Smin。Y（A/S）X（A/B）XFM1M2MminkmaxYSXn在多級逆流萃取裝置中在多級逆流萃取裝置中,用三氯乙烷從含

42、丙酮用三氯乙烷從含丙酮35%(質量百分質量百分率率,下同下同)的丙酮水溶液中萃取丙酮的丙酮水溶液中萃取丙酮.原料液的流量為原料液的流量為1000kg/h,要求最終萃余相中丙酮的組成不大于要求最終萃余相中丙酮的組成不大于5%.萃取劑的用量為最小萃取劑的用量為最小萃取劑用量的萃取劑用量的1.3倍倍.水和三氯乙烷可視為完全不互溶水和三氯乙烷可視為完全不互溶,操作條件操作條件下的平衡數據如下表所示下的平衡數據如下表所示,試在試在X-Y坐標上求解所需的理論級數坐標上求解所需的理論級數.水相中丙酮水相中丙酮x xAA(%)(%)5.9610.014.019.121.027.035.0三氯乙烷相中丙酮三氯乙

43、烷相中丙酮yA(%)8.7515.021.027.732.040.548.0聯結線數據聯結線數據將平衡數據百分率換算為質量比將平衡數據百分率換算為質量比,換算結果如下表換算結果如下表:X0.06340.1110.1630.2360.2660.370.538Y0.09590.1760.2660.3830.4710.6810.923 在直角坐標上按表中數據在直角坐標上按表中數據畫出分配曲線畫出分配曲線OP,如圖所示如圖所示.hkgxFBYXXFSnF/650)35. 01 (1000)1 (;00526. 005. 0105. 0;538. 035. 0135. 09 . 10526. 0538.

44、 00923. 0maxkhkgkBS/3429 . 1650maxminhkgSS/4453423 . 13 . 1min46. 1445650SBk實際操作線斜率為實際操作線斜率為:由此可以作出實際操作線由此可以作出實際操作線QXn,在分配曲線和操作線之間作階梯在分配曲線和操作線之間作階梯,求得理論級數為求得理論級數為5.5最少萃取劑用量最少萃取劑用量:混合室和澄清室混合室和澄清室.1）、混合器可單獨調）、混合器可單獨調節，有可能選擇最佳分散度，節，有可能選擇最佳分散度，傳質效率高。傳質效率高。2）、適合于特別高或特別低）、適合于特別高或特別低的相比，流量變化時不會降的相比，流量變化時不會

45、降低效率。低效率。3）、適應性強，結構簡單。）、適應性強，結構簡單。1）、由于安裝在同一平面上，）、由于安裝在同一平面上，占地面積大。占地面積大。2）、所需攪拌功率大，能耗高。）、所需攪拌功率大，能耗高。由高速旋轉的轉鼓和固定由高速旋轉的轉鼓和固定的外殼組成。轉鼓內裝有帶篩孔的外殼組成。轉鼓內裝有帶篩孔的狹長金屬帶繞制成的螺旋圓筒的狹長金屬帶繞制成的螺旋圓筒或多層同心管。或多層同心管。結構緊湊，物料停留時間結構緊湊，物料停留時間短，分離效率高，特別適用于處短，分離效率高，特別適用于處理兩相密度差很小，易產生乳化理兩相密度差很小，易產生乳化以及貴重、易變質的物料如抗生以及貴重、易變質的物料如抗生

46、素的分離。該設備結構復雜，能素的分離。該設備結構復雜，能耗高，維修費用高。耗高，維修費用高。 離心式萃取設備是利用離心力的作用使兩相快速充分混合離心式萃取設備是利用離心力的作用使兩相快速充分混合和快速分相的一種萃取設備。輕相引至外圈和快速分相的一種萃取設備。輕相引至外圈,重相中心進入重相中心進入,高高速旋轉時速旋轉時,重液從中心向外流動重液從中心向外流動,輕液由外緣向中心流動輕液由外緣向中心流動,兩相兩相在螺旋通道內逆流流動在螺旋通道內逆流流動,進行傳質進行傳質. 塔式萃取設備是借助液液兩相的密度差和重力進行垂直塔式萃取設備是借助液液兩相的密度差和重力進行垂直逆向流動實現萃取分離的設備。逆向流

47、動實現萃取分離的設備。無能量無能量輸入的輸入的塔塔有能量有能量輸入的輸入的塔塔填料萃取塔填料萃取塔篩板萃取塔篩板萃取塔攪拌填料萃取塔攪拌填料萃取塔轉盤萃取塔轉盤萃取塔脈沖萃取塔脈沖萃取塔往復活塞型往復活塞型脈動隔膜型脈動隔膜型風箱型風箱型脈動進料型脈動進料型空氣脈動型空氣脈動型填料可以減少連續相的縱向填料可以減少連續相的縱向返混，有助于分散的液滴不斷地破裂與再生，返混，有助于分散的液滴不斷地破裂與再生，促使表面不斷更新。促使表面不斷更新。（1）、填料對物料有耐腐蝕性。）、填料對物料有耐腐蝕性。（2）、填料只能被連續相所潤濕，而不被）、填料只能被連續相所潤濕，而不被分散相所潤濕，有利于液滴的生成

48、和穩定。分散相所潤濕，有利于液滴的生成和穩定。一般情況，陶瓷易被水相所潤濕，塑料和石一般情況，陶瓷易被水相所潤濕，塑料和石墨填料易被有機相所潤濕，而金屬填料對水墨填料易被有機相所潤濕，而金屬填料對水溶液、有機溶液均可潤濕，且潤濕性能無顯溶液、有機溶液均可潤濕，且潤濕性能無顯著差別著差別。結構簡單，操作方便，處理量大，結構簡單，操作方便，處理量大，適合于處理腐蝕性液體。適合于處理腐蝕性液體。塔內裝有若干層篩板，篩孔塔內裝有若干層篩板，篩孔直徑比氣液傳質的孔徑要小，工業直徑比氣液傳質的孔徑要小，工業生產中用孔徑為生產中用孔徑為39mm，孔距為孔，孔距為孔徑徑34倍，板間距為倍，板間距為150600

49、mm。（1）、若以輕相為分散相，則它們）、若以輕相為分散相，則它們通過板上篩孔分成細滴向上流，然通過板上篩孔分成細滴向上流，然后又凝聚于上一層篩板下面，而連后又凝聚于上一層篩板下面，而連續相由溢流管流至下層，橫向流過續相由溢流管流至下層，橫向流過篩板并與分散相接觸。篩板并與分散相接觸。（2）、若以重相為分散相，則重相）、若以重相為分散相，則重相的液滴凝聚于篩板上面，然后穿過的液滴凝聚于篩板上面，然后穿過篩孔分散成液滴落入連續的輕相中，篩孔分散成液滴落入連續的輕相中，輕相則連續地從升液管進入上一層輕相則連續地從升液管進入上一層塔板直到塔頂。塔板直到塔頂。 在塔中垂直軸上安裝有多層渦輪式在塔中垂直

50、軸上安裝有多層渦輪式攪拌器，為改善凝聚狀況，在攪拌器攪拌器，為改善凝聚狀況，在攪拌器之間的分離區域內裝填粒狀填料或金之間的分離區域內裝填粒狀填料或金屬絲網填料。兩相經攪拌區充分混合，屬絲網填料。兩相經攪拌區充分混合，以改善接觸和分散狀況，促進傳質；以改善接觸和分散狀況，促進傳質；兩相流經填料層時，填料促進液滴合兩相流經填料層時，填料促進液滴合并，防止乳化，有利于分相，可抑制并，防止乳化，有利于分相，可抑制軸向返混。攪拌區起到混合器的作用，軸向返混。攪拌區起到混合器的作用，填料層起澄清作用。填料層起澄清作用。分離效果好，返混程度較低，分離效果好，返混程度較低，效率達到每米效率達到每米35個理論級。但是拆個理論級。但是拆卸困難，分離易結垢，軸承易腐蝕磨卸困難，分離易結垢，軸承易腐蝕磨損。目前工業上應用較少。損。目前工業上應用較少。塔內壁安有若干個環形塔內壁安有若干個環形擋板（固定環），固定環將塔擋板（固定環），固定環將塔內分隔成許多小室