萃取教學(xué)課件第三章第3節(jié)

1、2022/8/3第三章 液-液萃取一、單級(jí)萃取的流程與計(jì)算 二、多級(jí)錯(cuò)流接觸萃取的流程與計(jì)算 三、多級(jí)逆流萃取的流程與計(jì)算 四、微分接觸逆流萃取的流程與計(jì)算 第三節(jié) 萃取過程的計(jì)算2022/8/3一、單級(jí)萃取的流程與計(jì)算 1、單級(jí)萃取的流程 單級(jí)萃取流程示意圖萃取劑(S)混合槽沉降分離脫除溶劑萃取液ES萃取相萃余相-SE -SR E原料液F(A+B)萃余液RR理論級(jí)ER2022/8/3ABKSFM2、單級(jí)萃取的特點(diǎn) (1)原料液與溶劑一次性接觸； (2)萃取相與萃余相達(dá)到平衡。3、萃取過程在三角形相圖上的表示 (1) 混合依S的用量mS及F的量mF和組成 xF確定和點(diǎn)M：原料液F (A+B)萃

2、取劑(S)混合槽2022/8/3(2) 分層 ABKSMFER利用輔助線采取圖解試差法確定E，R的組成。由杠桿定律確定E和R的量：EyARxA萃余相萃取相M2022/8/3(3) 脫溶劑BKERSREMFA脫除溶劑量為：萃取液E萃余液RS脫除溶劑萃取相萃余相SE SRER2022/8/34、單級(jí)萃取的計(jì)算 (1) 萃取劑與稀釋劑部分互溶的體系 原料液F萃取劑S萃余相R萃取相EBKERSREMFA2022/8/32022/8/3(2) 萃取劑(S)與稀釋劑(B)不互溶的體系 萃取相中溶質(zhì)A的濃度萃余相中溶質(zhì)A 的濃度當(dāng)萃取劑為純?nèi)軇r(shí)，YS=0 單級(jí)萃取的操作線方程 原料液B萃取劑S萃余相R萃取

3、相E2022/8/3直角坐標(biāo)圖解法 給F、S量和組成，求E、R的濃度 給定F量、組成及分離要求X，求S用量2022/8/3 原料量F及組成一定，增大S，M向S點(diǎn)靠近。 G點(diǎn)：最大溶劑用量，SmaxD點(diǎn)：最小溶劑用量，Smin萃取操作S應(yīng)滿足下列條件：ABSFS0RDMEG萃取劑極限用量 ：5、單級(jí)萃取過程萃取劑量的選擇- 部分互溶物系2022/8/32022/8/32022/8/36 、萃取液的最大濃度 當(dāng)S=Smin時(shí)，E的濃度yA最大，但yA一般不是最大。 過S點(diǎn)作溶解度曲線的切線得點(diǎn)E1， 求得R1，得M點(diǎn)，于是得：ABE2SFR2ME2Eymaxy2 圖解萃取液的最大組成E1R11.0

4、1.002022/8/3萃取液的最大濃度確定:ABE2SFR2ME2Eymaxy2 圖解萃取液的最大組成E1R11.01.002022/8/3 注意： 如果M點(diǎn)在兩相區(qū)外相交，說明超出萃取范圍，不能進(jìn)行萃取操作，由R1點(diǎn)確定的溶劑用量為該操作條件下的最小溶劑用量m S,min。ABSE1FERR1MyA2022/8/3多級(jí)錯(cuò)流萃取流程示意圖二、多級(jí)錯(cuò)流接觸萃取的流程與計(jì)算 1、多級(jí)錯(cuò)流接觸萃取的流程(1) 溶劑耗量較大，溶劑回收負(fù)荷增加;(2) 設(shè)備投資大。特點(diǎn)：2022/8/32、多級(jí)錯(cuò)流萃取過程- 計(jì)算任務(wù)給定理論級(jí)數(shù)及分離要求，求溶劑用量S 給定溶劑用量及分離要求，求理論級(jí)數(shù)NT 給定理

5、論級(jí)數(shù)及溶劑用量，求E及R組成2022/8/3ABSFR3R2R1E1E2E3M1M2M33、多級(jí)錯(cuò)流萃取計(jì)算- 部分互溶物系圖解法（ 以為例： 已知 xF、F、 S， NT ,求x ）作溶解度曲線（輔助線?。?確定F、S點(diǎn)由杠桿定律確定M1由M1及輔助線定R1、E1由R1、S定M2由xn0,流動(dòng)方向與R相同；0，流動(dòng)方向與E相同。2、多級(jí)逆流接觸萃取的計(jì)算2022/8/31) 萃取劑與稀釋劑部分互溶的體系xFxnx n計(jì)算 x n規(guī)定 n=4 多級(jí)逆流萃取操作中，原料液的流量F和組成xF、最終萃余相中溶質(zhì)組成xn均由工藝條件規(guī)定，萃取劑的用量S和組成yS根據(jù)經(jīng)濟(jì)因素而選定，要求計(jì)算萃取所需的

6、理論級(jí)數(shù)。2022/8/3溶劑比的影響S / F 較小在左側(cè)2022/8/3溶劑比的影響S / F 較大 在右側(cè)2022/8/3溶劑比的影響S / F 為某數(shù)值 在無窮遠(yuǎn)處2022/8/32022/8/3c) 畫梯級(jí)得理論級(jí)數(shù)。 N較多時(shí)，三角形相圖內(nèi)作圖不準(zhǔn)確,利用分配曲線與操作線，采用階梯法。步驟：a) 畫分配曲線；b) 畫操作線；過D點(diǎn)畫級(jí)聯(lián)線，求得2022/8/3還可以利用解析方法，詳見教材。2022/8/32) 萃取劑與稀釋劑完全不互溶的體系(1) 在X-Y直角坐標(biāo)圖中的圖解法步驟：c) 畫梯級(jí)得理論級(jí)數(shù)。a) 由平衡數(shù)據(jù)在X-Y直角坐標(biāo)畫分配曲線；b) 在X-Y直角坐標(biāo)中畫操作線；

7、(2) 解析法2022/8/33) 溶劑比和萃取劑的最小用量(1) 溶劑比和最小溶劑比 定義：溶劑比=(S/F) 溶劑比的變化，導(dǎo)致理論級(jí)數(shù)的變化，從而表達(dá)溶劑用量對(duì)設(shè)備費(fèi)和操作費(fèi)的影響。xn2022/8/3溶劑比= (S/F) 較大， MS，E1為F和D的和點(diǎn)，D點(diǎn)在三角形相圖右側(cè)，凈物流向左流動(dòng)。 (S/F) 減小，MF ， E1升高，D點(diǎn)遠(yuǎn)離S。D點(diǎn)移到無窮遠(yuǎn)時(shí)D=0，級(jí)聯(lián)線互相平行。 (S/F) 再減小，F(xiàn)為E1和D的和點(diǎn)，D點(diǎn)落在三角形相圖左側(cè)，凈物流向右流動(dòng)。2022/8/3XF最小溶劑用量XnYSY1 (2) 最小溶劑比的計(jì)算2022/8/32022/8/3四、微分接觸逆流接觸萃取的流程與計(jì)算 1、微分接觸逆流接觸萃取的流程萃取相和萃余相逆流微分接觸，使兩相中的溶質(zhì)濃度沿流動(dòng)方向發(fā)生連續(xù)的變化。2022/8/32、微分接觸逆流接觸萃取的計(jì)算1) 理論級(jí)當(dāng)量高度法2) 傳質(zhì)單元法當(dāng)分配曲線為直線時(shí)，萃余相總傳質(zhì)單元數(shù)的解析計(jì)算式為： 2022/8/3小結(jié)單元