第二章液液萃取

液液萃取原理

液液萃取是指两个完全不互溶或部分互溶的液相接触后，一个液相中的溶质经过物理或化学作用另一个液相，或在两相中重新分配的过程。如图所示：

几个概念

1. 原溶液：之欲分离的原料溶液，原溶液中欲萃取组份成为溶质A，其余称稀释剂B

2. 溶剂S：为萃取A而加入的溶剂，也称萃取剂

3. 萃取相：原溶剂和稀释剂混合萃取后，分成两相，含溶剂S较多的一相；

4. 萃余相：主含稀释剂的一相

5. 萃取液：萃取相脱溶剂后的溶液

6. 萃余液：萃余相脱溶剂后的溶液

萃取过程的条件

1． 两个接触的液相完全不互溶或部分互溶；

2． 溶质组分和稀释剂在两相中分配比不同；

3． 两相接触混合和分相；

4． 溶剂S对A和B的溶解能力不一样，溶剂具有选择性，即

其中：y表示萃取相内组分浓度；x表示萃余相内组分浓度。上式表明：萃取相中A／B的浓度比值应大于萃余相中A／B的浓度比值。 典型工业萃取过程

1.以醋酸乙酯为溶剂萃取稀醋酸水溶液中的醋酸，制取无水醋酸。由于萃取相中含有水，萃余相中含有醋酸乙酯，所以萃取后产品和溶剂均须通过精馏分离实现。

2．以醋酸丁酯为溶剂萃取青霉素产品。

3．以环砜为溶剂从石油轻馏分中提取环烃；

4．以轻油为溶剂从废水中脱酚；

5．以丙烷为溶剂从植物油中提取维生素。

萃取过程的经济性

1. 混合物的相对挥发度下或形成恒沸物，用一般精馏方法不能分离或很不经济；

2．混合物浓度很稀，采用精馏方法必须将大量稀释剂B气化，能耗高；

3 混合液含热敏性物质（如药物等），采用萃取方法精制可避免物料受热破坏。

萃取过程对萃取剂要求

① 选择性好；

② 萃取容量大；

③ 化学稳定性好；

④ 分相好；

⑤ 易于反萃取或精馏分离；

⑥ 操作安全、经济、毒性小

常用的工业萃取剂

醇类：异戊醇；仲辛醇；取代伯醇

醚类：二异丙醚；乙基己基醚

酮类：甲基异丁基酮；环己酮

液－液萃取

第一节 概述

利用原料液中各组分在适当溶剂中溶解度的差异而实现混合液中组分分离的过程称为液－液萃取，又称溶剂萃取。液-液萃取, 它是30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操作单元之一。

一.萃取操作原理

萃取是向液体混合物中加入某种适当溶剂，利用组分溶解度的差异使溶质A由原溶液转移到萃取剂的过程。在萃取过程中, 所用的溶剂称为萃取剂。混合液中欲分离的组分称为溶质。混合液中的溶剂称稀释剂，萃取剂应对溶质具有较大的溶解能力，与稀释剂应不互溶或部分互溶。

右图是萃取操作的基本流程图。将一定的溶剂加到被分离的混合物中， 采取措施（如搅拌）使原 料液和萃取剂充分混合混合，因溶质在两相间不呈平衡，溶质在萃取相中的平衡浓度高于实际浓度， 溶质乃从混合液相萃取集中扩散，使溶质与混合中的其它组分分离，所以萃取是液、液相间的传质过程。

通常 ,萃取过程在高温下进行,萃取的结果是萃剂 提取了溶质成为萃取相，分离出溶质的混合液成为萃余相。萃取相时混合物，需要用精馏或取等方法进行分离，得到溶质产品和溶剂，萃取剂供循环使用。萃取相通常含有少量萃取剂，也需应用适当的分离方法回收其中的萃取剂，然后排放。

用萃取法分离液体混合物时，混合液中的溶质既可以是挥发性物质，也可以是非挥发性物质，（如无机盐类）。

当用于分离挥发性混合物时，与精馏比较，整个萃取过程比较复杂，譬如萃取相中萃取剂的回收往往还要应用精馏操作。但萃取过程本身具有常温操作，无相变以及选择适当溶剂可以获得较高分离系数等优点，在很多的情况下，仍显示出技术经济上的优势。一般来说，在以下几种情况下采取萃取过程较为有利：

⑴ 溶液中各组分的沸点非常接近，或者说组分之间的相对挥发度接近于一。

⑵ 混合液中的组成能形成恒沸物酸， 用一般的精馏不能得到所需的纯度。

绪论

4.1 液液萃取过程

4.2 液液相平衡

4.3 萃取过程计算

4.4 萃取设备

4.5 萃取过程的新进展

基本概念

利用组分在两个互不相溶的液相中的溶解度差而将其从一个液相转移。到另一个液相的分离过程称为液液萃取，也叫溶剂萃取，简称萃取。待分离的一相称为被萃相，萃取后成为萃余相，用做分离剂的相称为萃取相。萃取相中起萃取作用的组分称为萃取剂，起溶剂作用的组分称为稀释剂或溶剂。

具有处理量大、分离效果好、回收率高、可连续操作以及自动控制等特点，因此得到了广泛的应用。

1. 液液萃取过程的特点

(1)萃取过程的传质前提是两个液相之间的相互接触；

(2)两相的传质过程是分散相液滴和连续相之间相际传质

过程。

(3)两相间的有效分散是提高萃取效率的有效手段。 (4)两相的分离需借助两相的密度差来实现。

(5)液液萃取过程可以在多种形式的装置中通过连续或间

歇的方式实现。

2. 液液萃取的主要研究内容

(1)确定萃取体系 包括被萃相体系和萃取相体系的构成，如被萃相的酸碱度、萃取相的稀释剂等。

(2)测定相平衡数据 分配系数和分离系数。

(3)确定工艺和操作条件 相比、萃取剂和稀释剂用量、被萃物浓度、萃取温度等。

(4)萃取流程的建立 完整的萃取和反萃流程。

(5)设备的确定 设备形式和结构。

1. 萃取剂的选择

(1) 萃取剂应具备的特点

①萃取剂中至少要有一个能与被萃物形成萃合物的官能团。常见的萃取官能团通常是一些包含N、O、P、S的基团。

②萃取剂中还应包含具有较强亲油能力结构或基团，如长链烃、芳烃等，以利于萃取剂在稀释剂中的溶解，并防止被萃相对它的溶解夹带损失。

1. 分配比

达到萃取平衡时，被萃物在两相中的浓度比称为被萃物的分配比，也称为分配系数。

D=

化工原理实验报告

学院： 专业： 班级：

姓名 学号 实验组号

实验日期 指导教师 成绩

实验名称 液液转盘萃取实验

一、实验目的

1.了解转盘萃取塔的基本结构、操作方法及萃取的工艺流程。

2.观察转盘转速变化时，萃取塔内轻、重两相流动状况，了解萃取操作的主要影响因素，研究萃取操作条件对萃取过程的影响。

3.掌握每米萃取高度的传质单元数ORN、传质单元高度ORH和萃取率的实验测法。

二、实验原理

萃取是分离和提纯物质的重要单元操作之一，是利用混合物中各个组分在外加溶剂中的溶解度的差异而实现组分分离的单元操作。使用转盘塔进行液－液萃取操作时，两种液体在塔内作逆流流动，其中一相液体作为分散相，以液滴形式通过另一种连续相液体，两种液相的浓度则在设备内作微分式的连续变化，并依靠密度差在塔的两端实现两液相间的分离。当轻相作为分散相时，相界面出现在塔的上端；反之，当重相作为分散相时，则相界面出现在塔的下端。

1.传质单元法的计算

计算微分逆流萃取塔的塔高时，主要是采取传质单元法。即以传质单元数和传质单元高度来表征，传质单元数表示过程分离程度的难易，传质单元高度表示设备传质性能的好坏。

ORORNHH （10-1）

式中，H－萃取塔的有效接触高度，m；

ORH－以萃余相为基准的总传质单元高度，m；

ORN－以萃余相为基准的总传质单元数，无因次。

按定义，ORN计算式为

*FRxORxdxNxx （10-2）

式中，Fx－原料液的组成，kgA/kgS；

Rx－萃余相的组成，kgA/kgS；

x －塔内某截面处萃余相的组成，kgA/kgS；

*x－塔内某截面处与萃取相平衡时的萃余相组成，kgA/kgS。