化工原理(下)萃取

液液萃取塔的操作一、实验目的（1）了解液液萃取设备的结构和特点；（2）掌握液液萃取塔的操作；（3）掌握传质单元高度的测定方法，并分析外加能量对液液萃取塔传质单元高度和通量的影响。

二、基本原理1．液液萃取设备的特点液液相传质和气液相传质均属于相间传质过程。

因此这两类传质过程具有相似之处，但也有相当差别。

在液液系统中，两相间的重度差较小，界面张力也不大，所以从过程进行的流体力学条件看，在液液相的接触过程中，能用于强化过程的惯性力不大，同时已分散的两相，分层分离能力也不高。

因此，对于气液接触效率较高的设备，用于液液接触就显得效率不高。

为了提高液液相传质设备的效率，常常补给能量，如搅拌、脉动、振动等。

为使两相逆流和两相分离，需要分层段，以保证有足够的停留时间，让分散的液相凝聚，实现两相的分离。

2．液液萃取塔的操作(1)分散相的选择在萃取设备中，为了使两相密切接触，其中一相充满设备中的主要空间，并呈连续流动，称为连续相；另一相以液滴的形式，分散在连续相中，称为分散相。

哪一相作为分散相对设备的操作性能、传质效果有显著的影响。

分散相的选择可通过小试或中试确定，也可根据以下几方面综合考虑：1)为了增加相际接触面积，一般将流量大的一相作为分散相；但如果两相的流量相差很大，并且所选用的萃取设备具有较大的轴向混合现象，此时应将流量小的一相作为分散相，以减小轴向混合。

2)应充分考虑界面张力变化对传质面积的影响，对于dx d>0的系统，即系统的界面张力随溶质浓度增加而增加的系统；当溶质从液滴向连续相传递时，液滴的稳定性较差，容易破碎，而液膜的稳定性较好，液滴不易合并，所以形成的液滴平均直径较小，相际接触表面较大，当溶质从连续相向液滴传递时，情况刚好相反。

在设计液液传质设备时，根据系统性质正确选择作为分散相的液体，可在同样条件下获得较大的相际传质表面积，强化传质过程。

3)对于某些萃取设备，如填料塔和筛板塔等，连续相优先润湿填料或筛板是相当重要的。

实验报告：化工原理萃取实验
一、实验目的
本实验旨在使用化工原理的知识，学习萃取操作，掌握萃取技术，并分析混合溶液中有机
物的分离。

二、实验原理
萃取是指利用溶剂之间的不相溶特性，将混合物中的有机物从水相中分离出来的一种技术。

萃取技术的基本原理是，混合溶液中的有机物分子与溶剂分子之间存在一种相互作用，当
混合溶液中的溶剂按照一定比例添加时，有机物分子会优先溶于某一种溶剂，从而将其从
水相中分离出来。

三、实验材料
实验材料包括：萃取实验用烧杯、搅拌棒、蒸馏水、氢氧化钠溶液、乙醇、硫酸铵溶液。

四、实验步骤
1.将烧杯中加入10ml蒸馏水，然后添加4ml氢氧化钠溶液；
2.将烧杯中的溶液搅拌均匀，然后加入20ml乙醇，再搅拌均匀；
3.将烧杯中的溶液放入萃取仪中，缓慢加热，直至溶液沸腾；
4.将烧杯中的溶液搅拌均匀，然后加入10ml硫酸铵溶液，再搅拌均匀；
5.将搅拌后的溶液放入萃取仪中，缓慢加热，直至溶液沸腾；
6.等待溶液冷却，然后将上层液体萃取出来，放入容器中；
7.将下层液体也萃取出来，放入容器中，完成萃取实验。

五、实验结果
实验结果显示，萃取实验成功完成，混合溶液中的有机物得到了完全分离。

六、实验结论
本实验成功地使用了化工原理的知识，学习了萃取操作，掌握了萃取技术，并成功地分析了混合溶液中的有机物的分离。

章节题库第9章液-液萃取一、选择题1．选用溶剂进行萃取操作时，其必要条件是（）。

A．分配系数k A ＞1B．萃取相含量y A ＞萃余相含量x AC．选择性系数＞1D．分配系数k B ＞1【答案】C【解析】一般情况下，B 在萃余相中的组成比在萃取相中高，即1B Bx y >，则选择性系数1B A Bx k y β=>。

2．进行萃取操作时应使（）。

A．分配系数大于1B．分配系数小于1C．选择性系数大于1D．选择性系数等于1【答案】C 【解析】分配系数K 是指溶质在互成平衡的萃取相和萃余相中的质量分率之比。

选择性系数β是指萃取相中溶质与稀释剂的组成之比和萃余相中溶质与稀释剂的组成之比的比值。

可以实现萃取操作的条件是选择性系数β大于1。

如果等于1，那么萃取相和萃余相组成相同，不能够实现分离。

3．单级（理论）萃取中，在维持进料组成和萃取相浓度不变的条件下，若用含有少量溶质的萃取剂代替纯溶质所得萃余相浓度将（）。

A．增加B．不变C．减少D．以上情况都可能【答案】不变【解析】当用含有少量溶质的萃取剂代替纯溶剂时，选择性系数仍然是不变的，因此萃余相浓度不变。

二、填空题分别采用单级萃取与二级错流萃取分离同一种液体混合物，若所用的溶剂量相同，前者所得萃取液含量后者所得萃取液含量；若要求两者所得萃取液含量相同，前者所需溶剂用量后者所需溶剂用量。

【答案】小于大于【解析】多级错流萃取操作中，每次都要加入新鲜溶剂，前级的萃余相为后级的原料，这种操作最终可得到溶质组成很低的萃余相，但是溶剂的用量较多。

三、简答题1．用图示说明什么叫平衡联结线和分配曲线？二者之间有什么关系？LRPEK将三角形分为两个区域，曲线以内为两相区，曲线以外解：如图9-1所示，为均相区。

两相区内的混合物分为两个液相，当达到平衡时，两个液层称为共轭相，连接共轭液相组成坐标的直线称为平衡联接线，如图9-1中的RE线。

以萃余相R中溶质A的组成x A为横坐标，以萃取相E中溶质A的组成y A为纵坐标，组成平衡的E相和R相中的组分A的组成在直角坐标图上以N点表示。

化工原理萃取
化工原理中的一种常用技术是萃取。

萃取是一种通过在两个不相溶的相中转移物质的过程。

该过程常用于分离和提取化合物，以及从溶液或混合物中去除杂质。

在萃取中，通常会使用两种相，即有机相和水相。

有机相通常是有机溶剂，可以与待提取物质发生相互作用。

而水相则是用于分离提取物质的溶剂，通常是水或酸碱溶液。

萃取过程的关键是选择合适的有机相和水相，以及调节温度、酸碱度等条件，使得待提取物质能够在两相间分配达到最大程度。

常用的有机相包括醚类、醇类、酮类等，而常用的水相则是酸碱溶液或水。

萃取操作一般分为简单萃取和多级萃取两种方式。

简单萃取是指一次性使用一种有机溶剂进行提取，适用于提取量较少的情况。

而多级萃取则是指使用多种有机相进行多次提取，以提高提取效率和纯度。

在萃取过程中，要注意控制各种条件，如溶剂的选择、溶解度、温度、pH值等。

此外，还需要注意操作的安全性，如通风、
避免火源等。

萃取操作还需要进行后续的分离、过滤、干燥等步骤，以获得纯净的提取物质。

综上所述，萃取是一种常用的化工原理技术，通过在两个不相溶的相中转移物质，实现分离和提取化合物的目的。

在进行萃
取操作时，需要注意选择合适的溶剂、控制条件，并进行后续的分离和处理步骤。

化工原理萃取的原理和过程
化工原理中的萃取是一种分离技术，通过两种或更多互不溶解的液体相中的溶质分子在物理或化学作用下从一个相转移到另一个相，以实现溶质的分离和纯化。

萃取的基本原理是根据溶质在两相之间的相对溶解度不同，利用两相的不溶性将溶质从原始混合物中分离出来。

萃取过程可以分为以下几个步骤：
1. 选择合适的溶剂：根据待分离的目标溶质的性质，考虑到它在溶剂中的溶解度和选择性，选择的溶剂应与混合物的其他组分无相容性。

2. 混合物与溶剂接触：将混合物与溶剂加入一起，并充分搅拌或搅拌以实现溶质的均匀分配。

3. 平衡：让混合物与溶剂在一定的时间内保持接触，使得溶质在两相之间达到平衡分配。

4. 相分离：通过物理或化学手段，使得混合物与溶剂分成两个不溶的相。

根据溶质的亲疏水性，可以利用重力、离心、过滤或蒸发等方法分离两相。

5. 萃取：溶质会根据其相对溶解度的差异，从一个相转移到另一个相。

适当调
整操作条件，如温度、压力、pH值等，以促进溶质在两相之间的传递。

6. 分离和回收：在萃取过程中，根据溶质在两相之间的分配系数和两相的溶解度，可以通过进一步处理两相来分离和回收溶质。

综上所述，化工原理中的萃取利用两相的不溶性和溶质在两相之间的相对溶解度差异，将溶质从混合物中分离出来。

通过选择合适的溶剂、混合物与溶剂接触、平衡、相分离、调整操作条件、分离和回收等步骤，完成溶质的萃取过程。

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。

化工原理实验—萃取萃取是化工工程中常见的分离纯化技术，其基本原理是将混合物中的目标化合物转移至另一种不相混溶的可溶剂中，从而实现分离纯化。

萃取广泛应用于化工、生物工程、食品行业等领域，具有操作简便、分离效率高、纯度可控等优点。

本实验旨在通过萃取实验，加深学生对萃取原理及操作技巧的理解，提高学生解决工程问题的能力和综合实验操作技能。

实验一：两相萃取分离苯和甲苯实验原理：苯和甲苯是两种不同的有机物，可以用两相萃取法进行分离。

两相萃取法是指两种可相互溶解的液体用分液漏斗分离，其中一种液体通常为水，称为水相，另一种液体为无水溶液，称为有机相。

以苯和甲苯为例，实验原理如下：苯和甲苯对水不溶，可以用水作为萃取剂，使其溶于水相中，从而完成两相分离。

实验步骤：1. 将5 mL苯和5 mL甲苯混合在干净干燥的锥形瓶中，摇匀后记录混合物体积。

2. 将混合液倒入分液漏斗中，加入等体积的水。

3. 将分液漏斗盖住并轻轻摇动，使两相充分混合。

4. 等两相分离后，打开分液漏斗的滴嘴，放出有机相，记录体积。

5. 重复取两组数据。

6. 根据实验数据计算苯和甲苯在水中的分配系数。

实验结果：实验数据如下表所示：混合物体积/mL 有机相体积/mL10 5.5计算分配系数：由于苯和甲苯对水不溶，可以假设二者在水相中的浓度非常接近于0，因此可以利用分配定律（分配系数=有机相中溶质的摩尔浓度/水相中溶质的摩尔浓度）计算分配系数。

在实验中，混合物体积相同，有机相中苯和甲苯的摩尔浓度分别为：由于苯和甲苯的分子量相似，可将它们的平均摩尔浓度作为计算结果（C=（0.043+0.043）/2=0.043 mol/L）。

水相中溶质的摩尔浓度非常接近于0，可认为不对分配系数产生影响。

Kd = (5.5 mL/10 mL)/(4.5 mL/10 mL) ≈ 1.22实验二：萃取纯化对乙酰氨基酚实验原理：对乙酰氨基酚是一种亲水性较强的化合物，可以通过萃取纯化的方法提高其纯度。