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化工原理 液液萃取

化工原理 液液萃取
第十一章 液液萃取（抽提） Liquid Extraction
11.1 概述
液-液萃取（抽提）：在液体混合物中加入一种 与其不溶或部分互溶的液体溶剂，经过充分混合， 分相，利用混合液中各组分在溶剂中溶解度的差 异而实现分离的一种单元操作。又称溶剂萃取。
目的: 分离液-液混合物。 操作依据: 利用混合物中各组分在某一溶剂中 的溶解度之间的差异。
两相接触方式
微 分 接 触
级 式 接 触
11.2 液-液相平衡关系
11.2.1 三角形坐标及杠杆定律
11.2.1.1 三角形坐标 三元混合液的表示方法：
三角形坐标
等边三角形 直角三角形（等腰直角三角形和不等腰直角三角形）
① 表示方法 习惯表示法： ▲ 各顶点表示纯组分； ▲ 每条边上的点为两组分混合物； ▲ 三角形内的各点代表不同组成的三元混合物。
液液萃取的应用
1、在石油化工中的应用 随着石油化工的发展，液液萃取已广泛应用于分离各种
有机物质。轻油裂解和铂重整产生的芳烃混合物的分离是重 要的一例。该混合物中各组分的沸点非常接近，用一般的分 离方法很不经济。工业上采用Udex、Shell、Formex等萃取 流程，分别用环丁砜、四甘醇、N-甲基吡咯烷酮为溶剂，从 裂解汽油的重整油中萃取芳烃。对于难分离的乙苯体系，组 分之间的相对挥发度接近于1，用精馏方法不仅回流比大， 塔板还高达300多块，操作费用极大。可采用萃取操作以HFBF3作萃取剂，从C8馏分中分离二甲苯及其同分异构体。
A
mE RM mR ME
点P组成按上述长度为
A：30% B：50% S：20%
A
80
20
UF
60 Q Z 40
40 E 20
S%

化工原理第十一章液液萃取和固液萃取

化工原理第十一章液液萃取和固液萃取

E R
kA yA
xA
y
0 A
x
0 A
y
0 A
x
0 A
B
kB
yB xB
y
0 B
x
0 B
1
y
0 A
1
x
0 A
M
S
要求：1，
kA 越大越好，kB 越小越好。
原料液
萃取剂 S
S
A+B
xF
yA
萃取相 E
y0
萃取液 E A
A(大量),B(少量)
S+A+B 萃余相 R
x B+A+S A
S
x0
萃余液 R A B (大量),A(少量)
R R
B
第十一章 液液萃取和固液萃取
S
R，xR E，yE
R，xR E，yE
S
E M
S0
S
16/19
2．解析法
总： F S R E
溶质 A：FxA,F SyA,S RxA,R EyA,E
萃取剂 S：0 SyS,S RxS,R EyS,E
相平衡：k A
y A, E x A,R
kB
yB,E xB,R
幻灯片1目录
§11.1 概述 §11.2 液液相平衡关系及相图
浙江大学本科生课程 化工原理
第十一章 液液萃取和固液萃取
1/12
第十一章 液液萃取和固液萃取
§11.1 概述
1．什么是液液萃取？
利用液体混合物中各组分在外加溶剂中溶解度 的差异而分离该混合物的操作，称为~。外加 溶剂称为萃取剂。
浙江大学本科生课程 化工原理
FxF S 0 MxM

化工原理萃取PPT课件

化工原理萃取PPT课件

M
0.6
0.8
B
0.8 0.6 0.4 0.2
S
三角形的三个顶点分别表示A、B、S三个纯组分。
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 =0.4， xB =0.6
组成表示法
A
A
0.8
0.2
0.8
0.2
0.6
0.4
E
0.4
M
0.6
0.2
0.8
0.6 E 0.4
0.2
0.4
D 1 CM 1
C
DM
D C CM DM
C
DM
M CD
4-1
C DM
D MC M CD
4-1a
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。 如丙酮（A）-水（B）-甲基异丁基酮（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。
(1) M点为C与D点的和点，C点
为M点与D点的差点，D点
A
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
C
(2) 分量与合量的质量与直线上 相应线段的长度成比例，即：
xAM xAD
M D
B xSD xSM xSC
S
C / D DM CM

化工原理 第十一章-液液萃取

化工原理 第十一章-液液萃取

萃取的分类
（1）按组分数目分： 多元体系：原料液中有两个以上组分或溶剂为两种 不互溶的溶剂 三元体系：原料液中含有两个组分，溶剂为单溶剂
（2）按有无化学反应分：
物理萃取：萃取过程中，萃取剂与原料液中的有关 组分不发生化学反应 化学萃取 本章主要讨论三元体系的物理萃取。
石油化工学院---Department of Petroleum chemical Engineering
③ 混溶点: 曲线内为两相区，曲线外为单相区，曲线上的点称
为混溶点； ④ 临界混溶点(褶点) :共轭相的组成相同，其位置和物系有关； ⑤ 萃取相和萃余相: 以原溶剂为主的相称为萃余相，以溶剂为 主的相称为萃取相。
石油化工学院---Department of Petroleum chemical Engineering
石油化工学院---Department of Petroleum chemical Engineering
液液萃取的应用
1、在石油化工中的应用 随着石油化工的发展，液液萃取已广泛应用于分离各 种有机物质。轻油裂解和铂重整产生的芳烃混合物的分离是
重要的一例。该混合物中各组分的沸点非常接近，用一般的 分离方法很不经济。工业上采用 Udex 、Shell、 Formex等萃 取流程，分别用环丁砜、四甘醇、N-甲基吡咯烷酮为溶剂， 从裂解汽油的重整油中萃取芳烃。对于难分离的乙苯体系， 组分之间的相对挥发度接近于 1，用精馏方法不仅回流比大， 塔板还高达 300 多块，操作费用极大。可采用萃取操作以 HF-BF3 作萃取剂，从 C8 馏分中分离二甲苯及其同分异构体。
业中用TBP从发酵液中萃取柠檬酸也得到了广泛应用。可以 说，萃取操作已在制药工业、精细化工中占有重要的地位。

大学化学《化工原理 萃取》课件

大学化学《化工原理 萃取》课件

联结线的斜率＜0
kA＜1， yA＜xA
§12.1 萃取的基本概念
11
2）分配曲线
yA f (xA)
§12.1 萃取的基本概念
12
4. 温度对相平衡关系的影响
物系的温度升高，组分间的互溶度加大
温度升高，分层区面积缩小
T1＜T2＜T3
§12.1 萃取的基本概念
13
四、三角形相图在单级萃取中的应用
1
§12.1 萃取的基本概念 一、液液萃取简介 1. 萃取原理 利用液体混合液中各组分在萃取剂中的溶解度差异 实现分离的一种单元操作。 溶质 A ：混合液中欲分离的组分 稀释剂（原溶剂）B：混合液中的溶剂
§12.1 萃取的基本概念
2
萃取剂S： 所选用的溶剂
2. 基本过程描述
原料液 A+B
萃取剂 S
2. 萃取剂S与稀释剂B的互溶度
组分B与S的互溶度影响溶解度曲线的形状和分层面积。
§12.1 萃取的基本概念
16
Em ax
Em ax
B、S互溶度小，分层区面积大，可能得到的萃取液的最 高浓度ymax’较高。 B、S互溶度愈小，愈有利于萃取分离。
§12.1 萃取的基本概念
17
3. 萃取剂回收的难易
对应
最大 萃取
Em ax
液浓 E
度
S MF F MS
F●
R R
E RF R EF
E R F
E MR
E
R ME
M
§12.1 萃取的基本概念
14
五、萃取剂的选择
1. 萃取剂的选择性和选择性系数
1）萃取剂的选择性
A在萃取相中的质量分率 B在萃取相中的质量分率

化工原理课件(天大版)第七章 萃取

化工原理课件(天大版)第七章 萃取

Ys XF 1 K) n ln( YS ln( 1 Am ) Xn K
2013-5-19
33
3、多级逆流萃取的流程与计算
1、多级逆流萃取的流程
2013-5-19
34
2、多级逆流萃取的计算
1）萃取剂与稀释剂部分互溶的体系
E1 F R1 R2 M
E2 E3
△
RN
2013-5-19
35
F S M E1 R N
Yn Yo B S N ( X N X N 1 )
——错流萃取每一级的操作线方程
2013-5-19
31
E
Y1 Y2 Y0 O
E1 E2
-B/S2
-B/S3 X2 U X1
-B/S1
V XF
2013-5-19
32
b）解析法 分配曲线： 设： A m
Y KX
KS B
——萃取因子
R

MR ME
S MF F MS
萃余液
2013-5-19
R
萃余相
最小溶剂比
S M'F ＝ F min M ' S
18
7.1.6 、萃取剂的选择
1、萃取剂的选择性和选择性系数
1）萃取剂的选择性
A在萃取相中的质量分率 B在萃取相中的质量分率
A在萃余相中的质量分率 B在萃余相中的质量分率
(X R X F )
——单级萃取的操作线方程
Y
Y1 E1
B S
X1
2013-5-19
XF X
27
（1） 设计型问题。 已知原料液处理量 和组成，给定溶剂 用量和组成 ， 在图中 可确定C(XF,Y0）， 按斜率（-B/S） 作操作 线， 与分配曲 线的交点D即为该 过程获得的萃取相 和萃余相的组成点 。 （2） 操作型问题。规定单级萃取的分离要求，如萃余相 组成X，求所需溶剂用量，可在图中根据X确定D(X，Y)， 连接C、D得到操作线CD，根据操作线斜率即可求出所需 的溶剂用量。

第八章液液萃取PPT课件


单相区 混溶点 联结线 两相区 溶解度曲线
M
溶解度曲线和联结线
● 辅助曲线 ● 画法 ● 用途
● 临界混溶点
A
R4 R3 R2
R1 B
G
P E4 N E3
H E2
K
E1
J
S L
辅助曲线的做法和应用
二、分配系数与分配曲线
kA
y x
● 选择萃取剂的一个重要参数
● KA值愈大,萃取分离的效果愈好 ● KA=f (种类、操作温度和溶质组成 ) ● 能斯特（Nernst）定律
求: 所需理论级数N; 离开各级的萃余相和萃取相的量和组成
● 求解方法
● 萃取剂与原溶剂互不相溶时
（1）直角坐标系中图解计算
Y E , N ＝ A B / S X R ， － N A X R ， N － 1 A ＋ Y S
（2）解析法
平衡关系 纯溶剂
Y＝mX
Y E , N ＝ AB / S X － R , N A X R , N - 1 A
通常应考虑以下因素
1．物系的物性 2．需要的理论级数 3. 处理量的大小 4．液体在设备内的停留时间
5．其它
分散相的选择
参考以下原则
（1）为增大相际接触面积，一般将流量大者作为分散相
（2）当两相流量比相差很大时，为减小轴向返混，宜将 流量小者作为分散相；
（3）粘度大的液体宜作为分散相；对填料、筛板润湿性 较差的液体宜作为分散相；成本高、易燃易爆的液 体宜作为分散相。
(1)三角形的任何一个边上的任一点， 均代表一 个二元混合物,如图中E，F
(2)三角形内的任一点，均代表一个三元 混合物，如图中M。
A
0.8
0.6

化工原理课件12萃取(LiquidExtraction)


05
萃取过程的优化与改进
提高萃取效率的途径
选择合适的萃取剂
根据待分离物质的特点和分离要 求，选择具有高选择性、高溶解
度、低能耗的萃取剂。
优化萃取工艺参数
通过调整温度、压力、浓度等工 艺参数，提高萃取效率和分离效
果。
强化传质过程
采用多级萃取、逆流萃取等工艺， 增加萃取剂与待分离物质接触机
会，提高传质效率。
3
萃取技术的优化
根据不同天然产物的性质和目标成分，选择合适 的萃取剂和工艺条件，提高萃取效率和纯度。
THANKS
感谢观看
它由多个塔板组成，液体在塔 内逐板下降，同时与上升的气 体或液体逆流接触，实现传质 与分离。
塔式萃取器的优点是处理能力 大、分离效果好，但结构复杂、 造价高、操作维护困难。
离心萃取器
离心萃取器利用离心力的作用使两液 相实现分离。
离心萃取器的优点是处理能力大、分 离效果好、结构简单、操作方便，但 制造成本较高。
04
萃取过程的设备
混合-澄清槽
混合-澄清槽是一种简单的萃取 设备，适用于两相接触后能迅速
分离的情况。
它由一个混合室和一个澄清室组 成，混合室用于使不相溶的两液 相混合，澄清室则用于分离两液
相。
混合-澄清槽结构简单，操作方 便，但处理能力较小，且分离效
果不够理想。
塔式萃取器
塔式萃取器是一种常见的萃取 设备，适用于处理大量物料。
双水相萃取技术
利用两种水相间物质分配的差异，实现高效分离和纯化。
06
萃取过程的实例分析
工业废水处理中的萃取应用
工业废水中的有害物质
01
工业废水可能含有重金属、有机污染物等有害物质，对环境和

化工原理 - 9液液萃取


(4)双组分萃取(回流)分述 i)当混合液中欲分离的两组分，在萃取剂中的溶解 度的差别不大时，必须采用回流萃取才能使两组分 完全分离。 ii)回流萃取的原理和流程，与精馏过程类似。
9.1 概述
南京工业大学
四.萃取的分离效果
9.1 概述
南京工业大学
四.萃取的分离效果
1.主要表现：为被分离物质的萃取率和分离产物的 纯度。 萃取率：萃取液中被提取的溶质量与原料液中的溶 质量之比。 萃取率愈高, 分离产物的纯度愈高, 表示萃取过程 的分离效果愈好。
E、R两相的量与线段RM、ME成比例：
x zA E RM A R z A yA ME
xA zA x z E E RM A A M E R RM ME (xA zA) (zA yA ) xA yA
R ME z yA A M xA yA RE
相点的直线称为联结线RiEi；
9.2 液‐液相平衡原理
联结各共轭相的相点及 P点的曲线(R0R1R2RiRnP EnEiE2E1E0)，即为实验 温度下该三元物系的溶 解度曲线。 溶解度曲线将三角形相 图分为两个区域：曲线 以内的区域为两相区， 以外的区域为均相区。
南京工业大学
9.2 液‐液相平衡原理
9.2 液‐液相平衡原理
南京工业大学
一.三角形相图
9.2 液‐液相平衡原理 2.相律
南京工业大学
一.三角形相图
1.坐标图的种类：(1)等边三角形; (2)等腰直角
三角形(常用)；(3)不等腰直角三角形
(1) F=C－Φ＋2＝3－2＋2＝3；(2) 一定温度、压强 下，规定一相的一个组成即可确定系统。
x A BE 0.40

化工原理第十一章 液液萃取和固液萃取


yA yA
同样，对稀释剂B有
kB
B在E相中得浓度＝ B在R相中得浓度
yB yB
萃取剂的选择性，用选择性系数 表示
kA yA / xA yA / yB (A / B)E kB yB / xB xA / xB ( A / B)R
要注意以下几方面：
1、 选择性 2、 萃取相与萃余相的分离 3、 萃取剂得回收
C2 （ b）
C1
图11－3 相平衡图
2024/3/26
5
三、杠杆规则
如图11－4所示，混合物M分成任意两个 相E和R，或由任意两个相E和R混合成一 个相M，或任意两个组分E和R混合成一个 混合物M（E、、R、M可以为同一相）。 则在三角形相图中表示其组成得点M、E 和R必在以直线上，且符合以下比例关系
除此之外，萃取剂还应满足一般得工业要求。
2024/3/26
7
11.1.4单级萃取
S F
S
E 3
萃 取 液E'
M
S
2
1
R
4
图 11－ 5 单 击 萃 取 流 程
萃 余 液 R‘
1－ 混 合 器 ； 2－ 分 层 器 ； 3－ 萃 取 相 分 离 设 备 ； 4－ 萃 余 相 分 离 设 备
2024/3/26
8
一、利用三角形相图的图解计算
如图11—6所示，单级萃取得计算步骤
如下：
A
E'
1、 根据已知得平衡数据在直角三角形
相图中作出溶解度曲线及辅助曲线。
辅助曲线
2、由已知原料液组成xF在边AB上定点
F，连接点S和F。有
F
S FM
F MS
3、点M利用辅助曲线作联结线。有
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(4) 萃取后组成之间的变化
萃取后:
yA xA yB xB
脱出溶剂后： yA xA
使组分A、B得到一定程度的分离。
(5) 应用 ① 液体混合物中各组分的相对挥发度接近 1，采用精馏的办法
不经济；
② 混合物蒸馏时形成恒沸物；
③ 欲回收的物质为热敏性物料；
④ 混合物中含有较多的轻组分，利用精馏的方法能耗较大；
① 相平衡数据的测定：
加入的B 、S适量，搅拌均匀，静止分层，得到互呈平衡 的液-液两相(共轭相)，得到一组平衡数据。
再加入一定量A，搅拌均匀,静止分层,得到互呈平衡的液-液
两相(共轭相)，得到另一组平衡数据……...
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16
混合－澄清器
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17
A
单项区
En
K
Mn
Rn 两项区
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
溶解度曲线 联结线
制药工业：从复杂的有机液体混合物中分离青霉素、链霉素 以及维生素等。
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8
第二节 液液萃取相平衡 7.2.1 三角形坐标图及杠杆定律 （1）三角形坐标
三元混合液的表示方法： 等边三角形
三角形坐标 任意三角形
直角三角形（常用等腰直角三角形）
① 表示方法
习惯表示法：
▲ 各顶点表示纯组分；
▲ 每条边上的点为两组分混合物；
mM zs mR xs mE ys
将方程整理成如下形式：
mE xA zA zS xS mR zA yA yS zS
此式说明，三个组成点M、R、E在一条直线上, 即M点位
于RE 点的连接线上。
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12
mE RM mR ME
或：
① 求和点 已知R点、E点，求和点 M。
能否将该图美化？
mE ME mR RM
—— 称为杠杆定律
A
1.0
mR ME mM R E mE MR mM R E mE MR mR ME
B
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S
1.0
13
ppt课件
14
② 求差点 即从其混合液M中分出组成为(xA, xB, xS)， 质量为mR的三元混合物,求剩余的组成及质量。
化工原理
principles of chemical engineering
第一章 液液萃取
ppt课件
1
第七章 液液萃取
第一节 概述 第二节 液液萃取相平衡 第三节 液液萃取过程的计算 第四节 超临界气体萃取简介 第五节 液液萃取设备
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2
第一节 概述
液-液萃取（抽提）：利用液体混合物中各组分对溶剂溶解度的 差异来分离或提纯物质的传质过程。
mE mM mR
mE MR
mM
ER
A
1.0
mR ME mM R E mE MR mM R E mE MR mR ME
B
ppt课件
S
1.0
15
7.2.2 三角形相图 萃取相、萃余相的相平衡关系是萃取设计、计算的基本条件，相 平衡数据来自实验或由热力学关系推算。
讨论的前提: 各组分不发生化学反应。 （1）溶解度曲线及平衡联结线
▲ 三角形内的各点代表不同ppt课组件成的三元混合物。
9
A
1.0
0.8
H 0.6 K
0.4
C
0.2
F PD
B
0
0.2 0.4 0.6 0.8
E
G
三角形坐标
A点 ： K点 ： P点 ：
xA=0.6 xA=0.6 xB=0.4 xA =0.3 xB =0.3
xS=0.4
S
1.0
注意：组成的归一性，即 xi 1
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10
A
P
B
S
任意三角形坐标
A
P
B
S
直角三角形坐标
② 组成的单位
常用质量分率表示(原则上可用任意单位)。
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11
（2）杠杆定律 三元混合物 mR（xA, xB, xs）和mE（yA, yB, ys ）混合
形成新的混合物mM, ( zA, zB, zs) ：
mM mR mE 物料衡算 mM z A mR xA mE yA
B
M
S
B、S部分互溶三角形相图
ppt课件
18
（2）数据标绘及各区的状态 ① 溶解度曲线:各平衡组成点连成一条曲线，称为溶解度曲线； ② 联结线:各对共轭相组成点之间的联线，称为联结线； ③ 混溶点: 曲线内为两相区，曲线外为单相区，曲线上的点称
为混溶点； ④ 临界混溶点(褶点) :共轭相的组成相同，其位置和物系有关； ⑤ 萃取相和萃余相: 以原溶剂为主的相称为萃余相，以溶剂为
目的: 分离液-液混合物。
依据: 利用混合物中各组分在某一溶剂中的溶解度之间的差异。
（1）几个基本概念
① 萃取剂(溶剂)S：所用的溶剂；
② 原料液F：所处理的混合液；
③ 溶质A：原料液中易溶于溶剂的组分；
④ 原溶剂B：原料液中较难ppt课溶件于溶剂的组分。
3
（2） 萃取过程的简单流程
萃取剂 Solvent
⑤ 提取稀溶液中有价值的物质；
⑥ 分离极难分离的金属。
ppt课件
6
萃取操作在化学和石油化学工业上得到广泛发展 如：乙酸乙酯溶剂萃取石油馏分氧化所得的稀醋酸-水溶液 以SO2为溶剂从煤油中除去芳香烃。
单级萃取装置ppt课示件 意图
7
萃取应用举例
19世纪，用于无机物和有机物的分离，如1842年用二乙醚萃 取硝酸铀酰，用乙酸乙脂类的物质分离水溶液中的乙酸等。
石油化工：链烷烃与芳香烃共沸物的分离。例如用二甘醇从 石脑油裂解副产汽油中或重整油中萃取芳烃, 如苯、甲苯和二 甲苯（尤狄克斯法）。
工业废水处理：用二烷基乙酰胺脱除染料厂、炼油厂、焦化 厂废水中的苯酚。
有色金属冶炼：萃取是湿法冶金中溶液分离、浓缩和净化的 有效方法。例如铌-钽、镍-钴、铀-钒体系的分离，以及核燃 料的制备。
料液A+B Feed
混合澄清槽 Mixer-settler
萃取相 Extract
萃余相 Raffinate
① 混合传质过程： F（A+B）及S 充分接触,组分发生相转移；
② 沉降分相过程： 形成两相E、R，由于密度差而分层；
③ 脱除溶剂过程
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4
两相
萃取相 E, y——溶剂相中出现 (S+A+B) 萃余相 R, x——原溶剂相中出现 (B+S+A)
萃取相脱除溶剂得萃取液 E’, y’ 脱溶剂后
萃余相脱除溶剂得萃余液 R’, x’ （3）实现萃取操作的基本要求
① 选择适宜的溶剂。溶剂能选择性地溶解各组分，即对溶质具
有显著的溶解能力，而对其他组分和原溶剂完全不溶或部分互
溶。
② 原料液与溶剂充分混合、分相，形成的液-液两相较易分层。
③ 脱溶剂得到溶质，回收溶剂p。pt课溶件 剂易于回收且价格低廉。 5