萃取设备--错流萃取-逆流萃取

萃取设备1. 引言萃取设备是化学工程领域中常用的一种设备，用于从混合物中分离出某种物质。

萃取是一种基于不同物质在不同溶剂中溶解度不同的原理进行分离的方法。

萃取设备广泛应用于制药、化工、食品等行业中，具有很高的分离效率和操作灵活性。

2. 萃取设备的原理萃取设备的基本原理是利用两种或多种溶剂的相互溶解性差异，使得要分离的物质在某一种溶剂中溶解度更高，从而实现分离的目的。

常见的萃取设备包括萃取塔、萃取柱、液-液萃取装置等。

2.1 萃取塔萃取塔是一种常用的分离设备，通常由一个或多个填料层和进料喷嘴组成。

原料混合物从塔顶部进入，然后通过填料层，与溶剂进行充分接触。

在接触的过程中，物质会根据其在不同溶剂中的溶解度分配到不同的相中。

随着物质的分配平衡的达成，相中的物质逐渐分离出来。

2.2 萃取柱萃取柱是另一种常见的萃取设备，通常由填料料床和进出料口组成。

原料混合物从柱顶部进入，经过填料料床，与溶剂进行接触和混合。

不同物质在接触过程中根据其在溶剂中的溶解度分配到不同的相中，从而实现分离。

2.3 液-液萃取装置液-液萃取装置是一种更为复杂的萃取设备，常用于分离难分离的物质。

它包括两个以上的相分离器和循环泵。

原料混合物通过循环泵进入相分离器，与溶剂进行接触并混合，然后经过相分离器进行液-液分离。

随后，得到的上层液相和下层液相分别排出。

3. 萃取设备的应用萃取设备广泛应用于各个行业中，下面以制药、化工、食品三个行业为例，介绍其在实际应用中的具体情况。

3.1 制药业中的应用在制药业中，萃取设备常用于从天然植物中提取有效成分，如植物提取物、草药提取物等。

以植物提取物为例，制药企业可以利用选择性溶解性差异，将植物中的有效成分分离出来，进一步提炼和纯化，以用于制药领域。

3.2 化工业中的应用在化工行业中，萃取设备常用于从化工废水中回收和处理有价值的化合物。

一些有机溶剂和废水中的有机物具有溶解度差异，通过萃取设备可以将有机物从废水中分离出来，实现资源的回收和废水的处理。

直观演示7大萃取设备的结构和原理萃取（Extraction）是分离液体混合物的一种单元操作，依据液体混合物中各组分在溶剂中溶解度的差异分离液体混合物，俗称抽提。

萃取设备——离心萃取机————混合·沉降萃取器————脉冲筛板萃取塔————筛板萃取塔————填料萃取塔————往复筛板萃取塔————转盘筛板萃取塔——萃取设备简介萃取设备又称萃取器，其作用是实现两液相之间的质量传递。

对萃取设备的基本要求是使萃取系统的两液相之间能够充分混合、紧密接触并伴有较高程度的湍动；同时使传质后的萃取相与萃余相能够较完善的分开。

萃取设备的种类很多，按两相接触方式，可分为逐级接触式和连续接触式；按形成分散相的动力，可分为无外加能量与有外加能量两类，前者只依靠液体送入设备时的压力和两相密度差在重力作用下使液体分散，后者则依靠外加能量用不同的方式使液体分散；此外，根据两相逆流的动力不同，可分为重力作用和离心力作用两类。

常用的萃取塔型①转盘塔在工作段中,等距离安装一组环板,把工作段分隔成一系列小室，每室中心有一旋转的圆盘作为搅拌器。

这些圆盘安装在位于塔中心的主轴上，由塔外的机械装置带动旋转。

转盘塔结构简单，处理能力大，有相当高的分离效能，广泛应用于石油炼制工业和石油化工中。

②脉动塔在工作段中装置成组筛板(无溢流管的)或填料。

由脉动装置产生的脉动液流，通过管道引入塔底，使全塔液体作往复脉动。

脉动液流在筛板或填料间作高速相对运动产生涡流，促使液滴细碎和均布。

脉动塔能达到更高的分离效能，但处理量较小，常用于核燃料及稀有元素工厂。

③振动板塔将筛板连成串，由装于塔顶上方的机械装置带动，在垂直方向作往复运动，借此搅动液流，起着类似于脉动塔中的搅拌作用。

萃取塔设计主要是确定塔的直径和工作段高度。

先从液体流量除以操作速度，得出塔截面，算出塔径。

然后根据塔的特性以及物系性质和分离要求，确定传质单元高度和传质单元数，最后两者相乘即得塔的工作段高度。

工业上常用的萃取操作流程和特点根据原料液和萃取剂的接触方式，萃取操作设备分为分级接触式萃取和连续接触式萃取。

其中，分级接触式萃取又分为单级萃取和多级萃取，多级萃取又分为多级错流萃取和多级逆流萃取。

1、单级萃取流程单级萃取是液液萃取中最简单的萃取流程，可以用于间歇操作也可用于连续操作，单级萃取流程如图所示：1混合器；2分层器；3、4分离器。

将由溶质A和原溶剂B组成的原料液F和萃取剂S一起加入混合器1内，然后搅拌使原料液F与萃取剂S充分混合，使溶质A从料液进入萃取剂。

将混合液送入分层器2两液相因密度不同静置分层。

一层以萃取剂S为主，并溶有较多的溶质A，称为萃取相，用E表示，送入分离器3，经分离后得到萃取剂S和萃取液E'。

另一层以原溶剂B为主，且含有未被萃取完的溶质A，称为萃余相，用R表示，送入分离器4，经分离后得到萃取剂S和萃余液。

萃取剂S送入混合器循环使用。

单级萃取流程简单，过程为一次平衡，故分离程度不高，只适用于溶质在萃取剂中的溶解度很大或溶质萃取率要求不高的场合。

2、多级错流萃取流程为了用较少萃取剂萃取出较多溶质，可用多级错流萃取，多级错流萃取实际上是多个单级萃取的组合，多级错流萃取流程如图所示。

由溶质A和原溶剂B组成的原料液F从第一级加入，每级均加入新鲜的萃取剂S，前一级的萃余相为后一级的原料。

在第一级中原料液与萃取剂接触、传质，最后两相达到平衡。

分层所得萃余相R1，送到第二级中作为原料液，再次与新鲜的萃取剂接触，进行萃取分离，如此萃余相多次被萃取，一直到第n级，排出最终的萃余相En。

各级所得的萃取相E1、E2直至En排出后回收萃取剂S。

多级错流萃取的传质推动力大，只要级数足够多，能得到溶质组成很低的萃余相En，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。

3、多级逆流萃取流程多级逆流萃取的流程如图所示，由溶质A和原溶剂B组成的原料液从第一级进入，逐级流过系统，最终萃余相RN从第N 级流出；新鲜萃取剂从第N级进入，与原料液逆流，逐级与料液接触，在每一级中两液相充分接触进行传质，最终的萃取相E1从第一级流出。