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《化工原理》第十一章 液液萃取和固液萃取1讲

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化工原理下册课件液液萃取和液固浸取课件

化工原理下册课件液液萃取和液固浸取课件

萃取相
中
溶质分
数
kA
yA xA
分
配
系
数
kB
yB xB
萃余相 中 溶质分 数
二、以质量比表示的平衡方程
若 S与 B完全不互溶 萃取相中不含 B，S 的量不变 萃余相中不含 S ，B 的量不变
液液平衡方程 YA K A X A
用质量比 计算方便
萃取相中溶
分
质的质量比
配
系
数
萃余相中溶 质的质量比
三、分配曲线
释担而立 但微颔之
取置覆酌沥 谦虚
道理: 熟能生巧,即使有什么长处也不必骄傲自满。
课外延伸
1、联系生活、学习，说说熟能生巧 的事例。
2、你认为一个人应该如何看待自己 的长处？又如何看待他人的长处？
三人行，必有我师焉。 择其善者而从之，其不善者而改之。
人外有人，天外有天。 取人之长，补己之短。 自满人十事九空，虚心人万事可成。 谦受益，满招损。
2. 温度对溶解度曲线的影响
～ ～ 温度 T
溶解度
两相区
不利于萃 取操作
第十章 液－液萃取和液－固浸取
10.1 液－液萃取概述 10.2 液－液相平衡关系 10.2.1 液－液平衡相图 10.2.2 液－液平衡方程与分配曲线
一、以质量分数表示的平衡方程
气液平衡方程 y A k A x A
液液平衡方程 y A k A x A
一、萃取剂的选择性与选择性系数
萃取剂的选择性是指萃取剂 S对原料液中两个 组分溶解能力的差异。 选择性系数
萃取相中A的质量分数 萃余相中A的质量分数
萃取相中B的质量分数 萃余相中B的质量分数
yA xA yA yB yB xB xA xB

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%

化工原理下册课件液液萃取和液固浸取

化工原理下册课件液液萃取和液固浸取

第十章 液－液萃取和液－固浸取
10.4 萃取设备 10.4.1 萃取设备的基本要求与分类 10.4.2 萃取设备的主要类型 10.4.3 萃取设备的选择
萃取设备的选择
萃取设备选择考虑的因素
❖ 需要的理论级数 ❖ 生产能力 ❖ 物系的物性
密度差 界面张力 腐蚀性 ❖ 物系的稳定性和液体在设备内的停留时间 ❖ 其他
一、超临界萃取的基本原理
3.超临界萃取的原理
萃取剂
在超临界状 态下, 压力 微小变化引 起密度变化 很大, 使溶 解度增大。
压缩到超 临界状态
液体(或固 升温、降压 体)混合物
萃取 组分
溶剂与萃取 组分分离
二、超临界萃取的典型流程
超临界萃取过程分为萃取和分离两个阶段, 按 分离方法不同分为三种流程。
超临界萃取是具有特殊优势的分离技术。多年 来, 众多的研究者以炼油、食品、医药等工业中的 许多分离体系为对象开展了深入的应用研究。在石 油残渣中油品的回收、咖啡豆中脱除咖啡因、啤酒 花中有效成分的提取等工业生产领域, 超临界萃取 技术已获得成功地应用。
用超临界CO2从咖啡中提取咖啡因的流程
1－萃取塔；2－水洗塔；3－蒸馏塔；4－脱气罐
一、萃取设备的基本要求
萃取设备的基本要求
❖ 两相充分的接触并伴有较高程度的湍动 ❖ 有利于液体的分散与流动 ❖ 有利于两相液体的分层
二、萃取设备的分类
液体分散的动力 重力差
脉冲
外加能量
旋转搅拌
往复搅拌 离心力
逐级接触式 筛板塔
脉冲混合－澄清器 混合澄清器 夏贝尔塔
卢威离心萃取机
微分接触式 喷洒塔 填料塔
作业题: 7、8
本章小结
本章重点掌握内容

第十一章 萃取

第十一章 萃取

y ' 1 x' 1 y ' x'
K A y A / xA
K B yB / xB
2.3 萃取剂的选择
2、萃取剂与稀释剂的互溶度 互溶度越小，萃取操作范围越大，萃取液最大组成越高， 并且互溶度小的系统β越大，分离效果越好。
2.3 萃取剂的选择 3、萃取剂的其他物性 溶解度大，所用萃取剂量少； 要有较大的密度差，便于相分离； 界面张力要适中（相分散和相分离）； 溶剂比热小便于回收； 粘度小便于相分散； 化学稳定性好，无腐蚀，无毒，不易燃、易爆，价廉易 得。
第一节 第二节 第三节 第四节 概述
液-液萃取
萃取的基本原理 萃取过程计算 萃取设备
第三节 萃取过程的理论计算
3.1
3.2 3.3 3.4
单级萃取
多级错流萃取 多级逆流萃取 连续逆流萃取
234
3.1 单级萃取过程
M F S ER
S FM xF xM F MS xM y0
2.3 萃取剂的选择
4. 天生的一对矛盾:混合与澄清（相分散与相分离） 搅拌 混合液 萃取剂
A+B
(溶剂S)
萃取相
(S+A+B)
萃余相
(B+A+S)
2.4 温度对萃取过程的影响
T ↓，S与B互溶度↓，两相区面积↑，对萃取有利；但是T ↓ ， 液体μ ↑ ，D ↓ ，不利传质，所以应综合考虑。
第十一章
2.1.1 三角形相图法
3. 三角相图中的相平衡关系

溶解度曲线

混溶点 两相区和单相区 共轭相

平衡联结线


临界混溶点： 辅助线：（两种方法）

化工原理 液液萃取和液固浸取概述 PPT

化工原理 液液萃取和液固浸取概述 PPT
RE
FG
Sm
i
n
=
F
× GS
FH
Sm a x
=
F
× HS
大家好
Smin<S<Smax
32
二、B 与 S不互溶物系
若 B与 S 完全不互溶
萃取相中不含 B，S 的量不变 萃余相中不含 S ，B 的量不变
用质量比 计算方便
XF —原料液中组分A的质量比，kgA / kgB
YE —萃取相中组分A的质量比，kgA / kgS
BS
XF
YS
E
S
YE
R
BX R
34
YE
斜率 –B/S
YS
XR
XF
单级萃取图解计算
ESSEY S(1Y E) R B BRX B (1 X R )
大家好
35
【例10-1】一定温度下测得的A、B、S三元物系 的平衡数据如本题附表所示。
（1）绘出溶解度曲线和辅助曲线；
（2）查出临界混溶点的组成；
（3）求当萃余相中 xA=20%时的分配系数kA 和 选择性系数β ；
XR —萃余相中组分A的质量比，kgA / kgB YS —萃取剂中组分A的质量比，kgA / kgS
大家好
33
二、B 与 S不互溶物系
对溶质 A质量衡算
BF X+SSY=SE Y+BR X
YE－ YS =－ B S(XR－ XF)
操作线 方程
斜率 B
S
过点 (XF ,YS )
直角坐标图图解法
大家好
密度 表面张力 黏度 ❖ 萃取剂的稳定性、安全性、经济性
大家好
28
第十章 液－液萃取和液－固浸取

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。

化工原理下第11章萃取1-萃取概述及相平衡化工原理萃取试差法

化工原理下第11章萃取1-萃取概述及相平衡化工原理萃取试差法第十一章萃取第一节概述一、萃取的定义第一节概述[572]一、萃取的定义在欲分离的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，利用混合液中各组分在溶剂中溶解度的差距而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B——混合液中的溶剂萃取剂S——所选用的溶剂第一节概述[572]一、萃取的定义搅拌混合液A+B萃取剂(溶剂S)萃取相(S+A+B)萃余相(B+A+S)第十一章萃取第一节概述一、萃取的定义二、萃取过程的应用第一节概述[573]二、萃取过程的应用铂重整装置中的芳烃与非芳烃的分离：常压沸点苯——80.1℃二乙二醇醚环己烷——80.74℃2,2,3-三甲基丁烷——80.88℃1.挥发混合液的相对挥发度小或已经形成恒沸物，用一般精馏方法不能分离或很不经济；第一节概述[573]二、萃取过程的应用组分水醋酸乙酸乙酯常压比热容密度（20℃）汽化潜热℃100118.177.1kg/m[1**********]kJ/kg22584063682.混合液浓度很稀且溶质为难挥发组分，采用精馏方法须将大量稀释剂B汽化，能耗过大；第一节概述[573]二、萃取过程的应用丙烷脱沥青酮苯脱蜡青霉素发酵液中提取青霉素3.混合液含热敏性物质（如药物等），蒸馏时易于分解、多肽或发生其它变化。

第十一章萃取第一节概述一、萃取的定义二、萃取过程的应用第二节液液相平衡一、三角形坐标图及杠杆方程第二节液液相平衡[574]一、三角形坐标图及杠杆定律1.三角形坐标图顶点——三个顶点依次奥皮尔河表示三个纯组分边——边上任一点代表一个二元混合物，第六组分的组成为零内点——任一内点代表一个同个三元混合物等边三角形——可作专门的坐标纸，不方便；等腰直角三角形——可在普通直角坐标纸上标绘，常用；非等腰直角三角形——若某萃取操作中溶质A的含量较低或当各线太密集没有便于绘制时，为提高作图的准确度才使用。

化工原理之液-液萃取

17
❖二、 萃取与精馏比较：
❖相同：都是分离液态混合物的
❖
单元操作
❖不同：精馏是利用组分挥发度
❖
的差异完成混合物分离,
❖
萃取是利用溶解度差异
❖
没完成混合物分离，
❖
只是将难分的转为易分的。 18
❖三、 萃取操作应用的场合： ❖1、稀溶液且溶质为难挥发组分： ❖ 此时用精馏耗能量大（∵大量溶剂
从塔顶蒸出），用萃取则降低能耗 （尽管萃取后还要分离）。 ❖如：稀醋酸水溶液加醋酸乙酯 ❖ 制无水醋酸。
萃余液
以R’表示 用精馏等 方法从萃 余相中脱 除萃取剂 后的液体
15
❖用溶剂从液体混合物中提取其中某 ❖种组分的操作称为液/液萃取。 ❖萃取是利用溶液中各组分在所选用 ❖的溶剂中溶解度的差异，使溶质进 ❖行液液传质，以达到分离均相液体 ❖混合物的操作。 ❖萃取操作全过程可包括：
16
❖1．原料液与萃取剂充分混合接触， ❖ 完成溶质传质过程； ❖2．萃取相和萃余相的分离过程； ❖3．从萃取相和萃余相中回收萃取剂 ❖ 的过程。通常用蒸馏方法回收。
4
❖固-液萃取:也叫浸取
❖如用水浸取甜菜中的糖类；用酒精 浸取黄豆中的豆油以提高油产量等 5
❖生活中洗衣服
6
❖ 只给一盆水怎样能使衣服洗的 ❖更干净？
7
8
单级萃取 多级萃取
9
❖ 第一节、概述
❖一、定义： ❖液—液萃取是分离液体混合物的 ❖重要单元操作之一，又称溶剂萃取。 ❖该方法是利用原料液中组分在适当 ❖溶剂中溶解度的差异而实现分离的 ❖单元操作。
❖三角形的三个顶点分别代表纯组 分A、B、S（100%）；
❖三角形的三条边分别代表一个二 元物系，每边等分100份；

化工原理第十一章液液萃取和固液萃取

• 二、塔效率（总级效率）法
•或
•点M得位置由杠杆规则确定：
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化工原理第十一章液液萃取和固液萃 取
•11.1.3选择性系数及萃取剂得选择 •在原料液中加入萃取剂后形成平衡得两个液相，溶质A在其中得非配 关系用分配系数kA表示
•同样，对稀释剂B有
•萃取剂的选择性，用选择性系数 表示
•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 • 除此之外，萃取剂还应满足一般得工业要求。
•上式即为各级的操作线，其斜率 为第一常数。
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化工原理第十一章液液萃取和固液萃 取
•11.1.6多级逆流萃取
•图１１－１２ 多级逆流萃取流程
• 一、利用三角形相图得图解计算 •１、由xF、x‘N得值分别定出点F、R’N，连点S（设萃取剂为纯S）和 RN’，交溶解度曲线左侧于点RN,此点代表最终萃余项组成。 • ２、对全级作总物料衡算有 •连接点F和S，根据杠杆规则得代表混合液量及组成得点M；连接点 RN和M并延长交溶解度曲线于E1，则E1和RN得量也可按杠杆规则确 定。
•3、点M利用辅助曲线作联结线。有
•4、连点S、E和点S、R并分别延长交AB于点E‘和R’,则点E’和R’分 别
• 表示萃取液和萃余液得组成
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化工原理第十一章液液萃取和固液萃 取
•二、S和B完全不互溶时得图解计算
• 当S和B完全不互溶时，则 萃取相含全部溶剂，萃余相含 全部稀释饥，萃取前厚的物料 衡算式为（萃取剂为纯溶剂） ：
•（2）恒沸物或沸点相近组分的分离，此时普通整流方法不适用， 如催化重整油中芳烃与烷烃的分离因沸点相近 而需要塔板数太多， 工业上常用环丁砜为萃取剂融解苯、甲苯、二甲苯以及其他芳烃衍 生物。
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萃取剂 S
S
A+B
B
E M
和点
R
萃取液 E
萃取相 E
A(大量),B(少量)
S+A+B
S
萃余相 R
浙江大学本科生课程 化工原理
B+A+S
萃余液 R
第十一章 液液萃取B和(固大液量萃)取,A(少量)
杠杆 差点
S
6/12
§11.2 液液相平衡关系及相图
A
思考：如何证明上述杠杆原理？
物料衡算：F S M
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
R
E
P
B
M
S
xA
B、S 部分互溶时
思考：若B与S互溶度变大，则两相区范围如何变化？
若B与S完全不互溶，则在三角形相图中溶解
度曲线 如何画？
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
10/12
§11.2 液液相平衡关系及相图
2、B与S完全不互溶时，相平衡关系的图形表示： 用分配曲线
原料液 A+B
3．萃取剂的选择 要求：
1、对溶质溶解性大 2、选择性好 3、B与S互溶度越小越好 4、萃取剂易于回收 5、萃取相与萃余相密度差异大
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
4/12
§11.2 液液相平衡关系及相图 一、 三角形相图及其应用
A
①顶点代表纯组分 ②每条边代表二元溶液 ③相图中的点代表三元溶液
萃余液 R A B (大量),A(少量)
BR
两相区
辅助线
M
B、S 部分互溶时
ES
第十一章 液液萃取和固液萃取
8/12
§11.2 液液相平衡关系及相图
A
A
xF
P
xF
P
R B
浙江大学本科生课程 化工原理
E
R
M
SB
B、S 部分互溶时
第十一章 液液萃取和固液萃取
E
M
S
9/12
§11.2 液液相平衡关系及相图
（2） 分配曲线
A
分配曲线
yA
xF
P
第十一章 液液萃取和固液萃取
2/12
§11.1 概述
2．萃取流程：
原料液 A+B
溶质
原溶剂
萃取剂 S
萃取相 E S+A+B 萃余相 R B+A+S
S
萃取液 E A(大量),B(少量) S
萃余液 R B (大量),A(少量)
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
3/12
§11.1 概述
E R
k A yA kB yB
xA xB
y
0 A
y
0 B
x
பைடு நூலகம்0 A
x
0 B
y
0 A
1
y
0 A
x
0 A
1
x
0 A
B
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
%A %B %S 100%
浙江大学本科生课程 化工原理
B
第十一章 液液萃取和固液萃取
S
三角形相图
5/12
§11.2 液液相平衡关系及相图
三角形相图的应用：
A
1、查取浓度；
E
2、表示混合、分离等过程；
3、定量计算----杠杆原理
F
差点
杠杆原理： F MS
S FM R
R ME E RM
原料液 F
萃取剂 S
S
萃取相 E
萃取液 E （纯 A）
S+A
萃余相 R（萃余液 R）
B+A
B 与 S 完全不互溶时
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
11/12
§11.2 液液相平衡关系及相图 A
2、B与S部分互溶时，相平衡关系的解析表示：
分配系数ki、选择性系数
kA
yA xA
kB
yB xB
杠 杆
差点
S
7/12
§11.2 液液相平衡关系及相图
二、 萃取过程中的相平衡关系
1、B与S部分互溶时，
A
相平衡关系的图形表示：
A
B多S少 +A R(B 层)
（1） 溶解度曲线、 辅助线、 共轭线
均相区
S多B少 +A E(S 层)
P 临界混溶点（褶点）
溶解度曲线
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共轭线（联结线）
FxF S 0 MxM
F
FxF F SxM
差点 M
F xM 0 MS S xF xM FM
和点
原料液 F A+B
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萃取剂 S
萃取相 E S+A+B 萃余相 R B+A+S
S
B
萃取液 E A(大量),B(少量) S
萃余液 R B (大量),A(少量)
第十一章 液液萃取和固液萃取