8.1.3 萃取过程计算

化工原理下萃取过程的流程与计算化工原理中的萃取过程是指利用溶剂将目标物质从混合物中分离出来的操作过程。

该过程适用于从可溶液中获得目标物质，或者将两相液体或气体中的目标物质转移至另一相中。

萃取过程的流程一般包括以下几个步骤：1.选择合适的溶剂：根据目标物质的物化性质，选择适合的溶剂。

该溶剂应与混合物中其他成分相互不溶或溶度低。

同时，溶剂的选择还要考虑到需求的目标物质浓度、产率和分离度等因素。

2.混合物预处理：将待萃取的混合物进行预处理，以提高目标物质的相对浓度。

预处理手段可以包括调整溶剂酸碱性、溶剂萃取剂的加入以及混合物的预处理等。

3.萃取过程：在一定温度条件下，将混合物与溶剂充分接触并反应。

在这个过程中，目标物质会从混合物中转移到溶剂中，得到所需的提取液。

4.分离过程：对提取液进行分离，获得目标物质。

分离过程可以采用各类分离工艺，如蒸馏、结晶、过滤等。

萃取过程的计算主要涉及到平衡和热力学方面的内容。

其中，平衡计算主要包括挥发分离计算、浸出平衡计算和溶剂选择计算等。

而热力学计算主要包括传热和传质方面的内容，例如浸出塔传质速率的估算、提取液的热力学性质计算等。

以浸出平衡计算为例，其步骤如下：1.确定混合物的成分：通过实验或其他手段，获得混合物的成分组分，包括所需的目标物质。

2.根据热力学平衡关系，建立分离物质在混合物与溶剂中的分配系数。

该系数表示分离物质在两相中的相对分配情况。

3.在给定温度和溶剂比例下，根据分配系数计算提取液中目标物质浓度。

4.根据计算结果，可以调整溶剂比例、反应温度或溶剂浓度等参数，以提高目标物质的回收率和分离度。

需要注意的是，萃取过程的最终计算结果可能受到外部因素的影响，如反应速率、传质速率、传质过程中的温度变化和浓差极化等。

因此，在进行计算时，需要综合考虑多个因素，进行系统的分析和优化。

综上所述，化工原理中的萃取过程是一种分离技术，其流程包括溶剂选择、混合物预处理、萃取过程和分离过程。

12萃取本章学习要求1.熟练掌握萃取过程的原理；部分互溶物系的液-液相平衡关系；萃取过程（包括单级萃取、多级错流萃取和多级逆流萃取）的计算；对于组分B 、S部分互溶体系，要会熟练地利用杠杆规则在三角形相图上迅速准确的进行萃取过程计算；对于组分B、S不互溶体系，则可仿照吸收的计算方法。

2.理解溶剂选择的原则；影响萃取操作的因素；萃取剂和操作条件的合理选择；萃取过程的强化措施。

3.了解萃取操作的经济性；萃取操作的工业应用；液-液萃取设备及选用。

12.1 概述液－液萃取又称溶剂萃取，是向液体混合物中加入适当溶剂(萃取剂)，利用原混合物中各组分在溶剂中溶解度的差异，使溶质组分A从原料液转换到溶剂S的过程，它是三十年代用于工业生产的新的液体混合物分离技术。

随着萃取应用领域的扩展，回流萃取，双溶剂萃取，反应萃取，超临界萃取以及液膜分离技术相继问世，使得萃取成为分离液体混合物很有生命力的单元操作之一。

蒸馏和萃取均属分离液体混合物的单元操作，对于一种具体的混合物，要会经济合理化的选择适宜的分离方法。

一般工业萃取过程分为如下三个基本阶段：1.混合过程将一定量的溶剂加入到原料液中，采取措施使之充分混合，以实现溶质由原料向溶剂的转移的过程；2.沉降分层分离出萃取相与萃余相。

3.脱出溶剂获得萃取液与萃余液，回收的萃取剂循环使用。

萃取过程可在逐级接触式或微分接触式设备中进行，可连续操作也可分批进行。

12.2液液相平衡12.2.1三角形相图根据组分间的互溶度，三元混合体系可分为两类：（1）Ⅰ类物系组分A、B及A、S分别完全互溶，组分B、S部分互溶或完全不互溶；（2）Ⅱ类物系组分A、S及组成B、S形成两对部分互溶体系本章重点讨论Ⅰ类物系连续操作的逐级接触萃取过程。

12.2.1三元体系的相平衡关系萃取过程以相平衡为极限。

相平衡关系是进行萃取过程计算和分析过程影响因素的基本依据之一。

对于组分B、S部分互溶物系，相的组成、相平衡关系和萃取过程的计算，采用等腰三角形相图最为方便。

化学萃取计算公式详解化学萃取是一种常用的化学分离技术，通过溶剂的选择和合理的操作条件，可以有效地提取目标物质。

在化学萃取过程中，需要对萃取效果进行评估和计算。

本文将详细介绍化学萃取的计算公式，并对其进行详细解析。

1. 萃取率。

萃取率是评价化学萃取效果的重要指标，它表示目标物质在溶剂中的提取率。

萃取率的计算公式如下：\[E = \frac{C_2V_2}{C_1V_1} \times 100\%\]其中，E表示萃取率，\(C_1\)和\(V_1\)分别表示原液中目标物质的浓度和体积，\(C_2\)和\(V_2\)分别表示萃取液中目标物质的浓度和体积。

2. 分配系数。

分配系数是描述溶质在两种不同相（通常是水相和有机相）之间分配的程度的指标。

分配系数的计算公式如下：\[K_d = \frac{C_o}{C_w}\]其中，\(K_d\)表示分配系数，\(C_o\)表示有机相中溶质的浓度，\(C_w\)表示水相中溶质的浓度。

3. 萃取平衡常数。

萃取平衡常数是描述化学萃取过程中平衡状态的指标，它反映了溶质在两相间的分布情况。

萃取平衡常数的计算公式如下：\[K_e = \frac{C_2}{C_1}\]其中，\(K_e\)表示萃取平衡常数，\(C_1\)和\(C_2\)分别表示水相和有机相中溶质的浓度。

4. 萃取效率。

萃取效率是评价化学萃取过程中能量利用的指标，它表示单位能量下提取的目标物质量。

萃取效率的计算公式如下：\[EE = \frac{m}{W} \times 100\%\]其中，EE表示萃取效率，m表示提取的目标物质质量，W表示消耗的能量。

5. 萃取选择性。

萃取选择性是描述化学萃取过程中对不同物质的选择性的指标，它反映了不同物质在萃取过程中的分布情况。

萃取选择性的计算公式如下：\[S = \frac{K_d(A)}{K_d(B)}\]其中，S表示萃取选择性，\(K_d(A)\)和\(K_d(B)\)分别表示不同物质在两相间的分配系数。

多级萃取浓缩倍数计算公式多级萃取浓缩倍数计算公式是指在多级萃取过程中，通过计算每级的符号萃取率和截取率，并将其相乘得到最终的浓缩倍数。

该公式对于理解和设计多级萃取系统具有重要的指导意义。

在多级萃取过程中，通过不同相溶性的溶剂提取溶液中的目标物质，来实现对溶液中目标物质的富集与分离。

多级萃取的主要目标是提高目标物质在最终产物中的浓度，浓缩倍数是衡量目标物质富集程度的重要指标。

计算多级萃取浓缩倍数的公式如下：浓缩倍数= η1 × η2 × η3 × ... × ηn其中，η1、η2、η3...表示每一级的符号萃取率和截取率。

符号萃取率是指每一级中溶液中目标物质被溶剂萃取的程度，它可以通过实验测定得到。

具体测定方法可以根据目标物质的性质和溶剂的选择来确定。

截取率是指每一级中溶剂中目标物质被截留的程度，它一般取决于溶剂的选择和操作条件。

截取率可以通过计算来得到，具体计算方法可以根据实际情况进行确定。

通过浓缩倍数的计算公式，我们可以看出，多级萃取系统中每一级的符号萃取率和截取率对于最终的浓缩倍数起到重要的影响。

因此，设计多级萃取系统时，需要对每一级的萃取条件进行优化，以提高符号萃取率和截取率，从而达到更高的浓缩倍数。

同时，我们还需要考虑多级萃取系统的性能指标，如设备结构、操作条件、溶剂选择等因素对萃取效果的影响。

只有综合考虑这些因素，才能设计出高效、稳定、经济的多级萃取系统。

除了计算公式，多级萃取浓缩倍数的计算还需要实验数据的支持，因此在实际应用中，需要进行大量的实验和数据处理工作。

同时，我们还需要根据具体的目标物质和溶剂进行参数优化和工艺改进，以实现更好的浓缩效果。

总之，多级萃取浓缩倍数计算公式是指导多级萃取系统设计和优化的重要工具。

通过计算公式，我们可以了解每一级的萃取效果，为多级萃取系统的设计和操作提供指导，从而实现目标物质的高效浓缩。

在实际应用中，还需要结合实验和数据处理，进行参数优化和工艺改进，以提高多级萃取系统的性能和经济效益。