10.1萃取過程概述

第十章

液－液萃取和液－固浸取10.2液－液相平衡關系10.3液－液萃取過程計算10.3.1單級萃取計算第1頁10.3.1單級萃取計算液－液萃取操作設備可分為分級接觸式和連續接觸式兩類。在分級接觸式萃取過程計算中，不論單級操作還是多級操作，均假設各級為理論級，即離開每一級萃取相和萃余相互成平衡。萃取操作理論級概念類似于蒸餾中理論板，是設備操作效率比較基準。實際需要級數等于理論級數除以級效率η。第2頁10.3.1單級萃取計算單級萃取是指原料液F和溶劑S只進行一次混合、傳質，含有一個理論級萃取分離過程。它是液－液萃取中最簡單、最基本操作方式，操作能夠間歇也可連續。在單級萃取過程設計型計算中，普通已知條件是：操作條件下相平衡數據，所需處理原料液量F及組成xF，溶劑組成yS和萃余相組成xR。要求計算溶劑用量，萃取相E及萃余相R量和萃取相組成。第3頁一、B與S部分互溶物系已知：原料量F、原料組成

xF、溶劑組成yS要求：萃余相組成

xR計算：萃取劑量

S

萃取相量E

、組成

yE

萃余相量R

萃取液量、組成

萃余液量、組成

這類物系平衡關系難以用簡單函數表示，故極難用解析法或數值法對其計算，普通采取基于杠桿規則圖解法。第4頁單級萃取圖解xF純溶劑FxRREMyE計算：萃取劑量S

萃取相量E組成yE

萃余相量R萃取液量E`

組成y`E萃余液量R`

組成x`R第5頁一、B與S部分互溶物系第6頁二、B與S不互溶物系若B與S完全不互溶萃取相中不含B，S量不變萃余相中不含S

，B量不變用質量比計算方便XFYEXRYS—原料液中組分A質量比，kgA/kgB—萃取相中組分A質量比，kgA/kgS—萃余相中組分A質量比，kgA/kgB—萃取劑中組分A質量比，kgA/kgS第7頁對溶質A質量衡算操作線方程斜率過點直角坐標圖圖解法二、B與S不互溶物系第8頁單級萃取圖解計算斜率–B/S第9頁第十章

液－液萃取和液－固浸取10.3液－液萃取過程計算10.3.1單級萃取計算10.3.2多級錯流萃取計算第10頁一、多級錯流萃取流程多級錯流萃取操作特點

每一級均加入新鮮萃取劑

前一級萃余相為后一級原料液

原料液從第1

級加入

每級為新萃取劑，傳質推進力大，溶劑用量大

普通為間歇操作，生產能力小第11頁多級錯流萃取流程示意圖

多級錯流萃取總溶劑用量為各級溶劑用量之和，當各級溶劑用量相等時，到達一定分離程度所需總溶劑用量最少。第12頁1.

B與S部分互溶物系已知：三角形相圖圖解法原料量F原料組成

xF各級萃取劑用量Si要求：最終萃余相組成xn計算：萃取級數n

二、多級錯流萃取計算第13頁多級錯流萃取三角形相圖圖解計算xFFS1M1R1E1M2R2E2M3R3E3n=3S2S3x

n計算≤x

n要求

第14頁2.

B與S不互溶物系(1)

直角坐標圖解法設第

1

級作溶質A質量衡算整理得二、多級錯流萃取計算第15頁第n級作溶質A質量衡算操作線方程斜率過點直角坐標圖圖解法二、多級錯流萃取計算第16頁XFYS斜率–B/SML多級錯流萃取直角坐標圖圖解計算Y1X1Y2X2Y3X3x

n計算≤x

n要求

n=3N第17頁(2)

解析法設平衡關系為第一級相平衡關系為

由操作線方程

聯立得

二、多級錯流萃取計算第18頁令對第二級對第n

級…

萃取因子二、多級錯流萃取計算第19頁整理得計算內容由Xn級數n由n組成Xn由n、Xn溶劑用量S二、多級錯流萃取計算多級錯流萃取級數第20頁多級錯流萃取算圖第21頁第十章

液－液萃取和液－固浸取10.3液－液萃取過程計算10.3.1單級萃取計算10.3.2多級錯流萃取計算10.3.3多級逆流萃取計算第22頁一、多級逆流萃取流程多級逆流萃取操作特點

萃取劑從第n級加入

前一級萃余相為后一級原料液

原料液從第1

級加入

后一級萃取相為前一級萃取劑

萃取劑循環使用，傳質推進力大，溶劑用量小

連續操作，生產能力大第23頁多級逆流萃取流程示意圖第24頁1.

B與S部分互溶物系三角形相圖圖解法已知：原料量F原料組成

xF萃取劑用量S要求：最終萃余相組成xn計算：萃取級數n

萃取劑組成ys二、多級逆流萃取計算第25頁物料衡算關系二、多級逆流萃取計算凈流量差操作點第26頁多級逆流萃取三角形相圖圖解計算xFxnx

n計算≤x

n要求

n=4第27頁溶劑比影響S/F較小△在左側第28頁溶劑比影響S/F較大△在右側第29頁溶劑比影響S/F為某數值△在無窮遠處第30頁二、多級逆流萃取計算在第1級至第i級之間進行質量衡算

2.

B與S不互溶物系計算(1)直角坐標圖圖解法第31頁整理得

操作