化工原理液液萃取和液固浸取概述-課件

第十章

液－液萃取和液－固浸取

通過本章學習，應(yīng)掌握液－液相平衡在三角形相圖上的表示方法，能用三角形相圖對單級萃取過程進行分析和計算。了解多級萃取過程的流程與計算方法；萃取設(shè)備的類型及結(jié)構(gòu)特點。學習目的與要求1第十章液－液萃取和液－固浸取通過本章學習，10.1

液－液萃取概述

10.1.1萃取的原理與流程第十章

液－液萃取和液－固浸取210.1液－液萃取概述10.1.1萃取的原理與流程第十精品資料3精品資料3你怎么稱呼老師？如果老師最后沒有總結(jié)一節(jié)課的重點的難點，你是否會認為老師的教學方法需要改進？你所經(jīng)歷的課堂，是講座式還是討論式？教師的教鞭“不怕太陽曬，也不怕那風雨狂，只怕先生罵我笨，沒有學問無顏見爹娘……”“太陽當空照，花兒對我笑，小鳥說早早早……”44一、萃取過程的原理形成兩相體系的方法引入一液相（萃取劑）分離物系液體混合物萃取原理液體混合物(A+B)引入另一液相（萃取劑S）各組分在萃取劑中溶解度不同液相E(萃取相)(S+A+微量B)液相R(萃余相)(B+微量A、S)示例用苯萃取分離醋酸和水混合物5一、萃取過程的原理形成兩相體系的方法引入一液相（萃取劑）分離二、萃取操作流程萃取操作示意圖6二、萃取操作流程萃取操作示意圖610.1.1萃取的原理與流程第十章

液－液萃取和液－固浸取10.1.2萃取的分類與應(yīng)用10.1

液－液萃取概述

710.1.1萃取的原理與流程第十章液－液萃取和液－固一、萃取過程的分類按有無化學反應(yīng)分類萃取化學萃取物理萃取

√按萃取級數(shù)分類多級逆流萃取

萃取多級萃取單級萃取

√多級并流萃取

8一、萃取過程的分類按有無化學反應(yīng)分類萃取化學萃取物理萃取√按萃取技術(shù)分類雙溶劑萃取單溶劑萃取

√膜萃取凝膠萃取超臨界萃取一、萃取過程的分類萃取反向膠團萃取按萃取組分數(shù)目分類萃取多組分萃取單組分萃取

√9按萃取技術(shù)分類雙溶劑萃取單溶劑萃取√膜萃取凝膠萃取超臨界萃二、萃取操作的應(yīng)用萃取操作應(yīng)用場合溶質(zhì)濃度很低

,且為難揮發(fā)組分物系的分離熱敏性物系的分離相對揮發(fā)度物系的分離10二、萃取操作的應(yīng)用萃取操作應(yīng)用場合溶質(zhì)濃度很低,且為難揮第十章

液－液萃取和液－固浸取10.2液－液相平衡關(guān)系10.2.1

液－液平衡相圖10.1

液－液萃取概述

11第十章液－液萃取和液－固浸取10.2液－液相平衡關(guān)系一、組成在三角形相圖上的表示方法萃取為三元物系的分離過程溶質(zhì)A原溶劑B萃取劑S三角形坐標圖等邊三角形坐標圖等腰三角形坐標圖非等腰三角形坐標圖√12一、組成在三角形相圖上的表示方法萃取為三元物溶質(zhì)A原溶劑組成在三角形坐標圖上的表示方法

M點D點ABS13組成在三角形坐標圖上的表示方法M點D二、各組分量之間的關(guān)系－杠桿規(guī)則杠桿規(guī)則M=和點差點差點MAMBMA+MB14二、各組分量之間的關(guān)系－杠桿規(guī)則杠桿規(guī)則M=和點差點差點M杠桿規(guī)則的應(yīng)用

ABS液相Rr

kgxA、xS、xB

液相E

e

kgyA、yS、yB液相M

m

kgzA、zS、zB15杠桿規(guī)則的應(yīng)用ABS液相R液相E液相M1三、液－液平衡相圖(溶解度曲線)根據(jù)萃取操作中各組分的互溶性，三元物系分為以下情況，即Ⅰ類物系

Ⅱ類物系

√1.溶解度曲線的兩種形式①A完全溶于B及S，B與S不互溶②A完全溶于B及S，B與S部分互溶③A完全溶于B，A與S部分互溶B與S部分互溶16三、液－液平衡相圖(溶解度曲線)根據(jù)萃取操作中各組分的互溶解度曲線

(1)－已知聯(lián)結(jié)線共軛相均相區(qū)兩相區(qū)溶解度曲線臨界混溶點聯(lián)結(jié)線17溶解度曲線(1)－已知聯(lián)結(jié)線共軛相均相區(qū)兩相區(qū)溶解度曲線臨溶解度曲線

(2)－已知輔助曲線輔助曲線溶解度曲線18溶解度曲線(2)－已知輔助曲線輔助曲線溶解度曲線18兩種溶解度曲線的互換由聯(lián)結(jié)線求輔助曲線19兩種溶解度曲線的互換由聯(lián)結(jié)線求輔助曲線19兩種溶解度曲線的互換由輔助曲線求聯(lián)結(jié)線20兩種溶解度曲線的互換由輔助曲線求聯(lián)結(jié)線202.溫度對溶解度曲線的影響溫度T溶解度兩相區(qū)～～不利于萃取操作三、液－液平衡相圖(溶解度曲線)212.溫度對溶解度曲線的影響溫度T溶解度兩相區(qū)～～不利于萃第十章

液－液萃取和液－固浸取10.2液－液相平衡關(guān)系10.2.1

液－液平衡相圖10.1

液－液萃取概述

10.2.2液－液平衡方程與分配曲線22第十章液－液萃取和液－固浸取10.2液－液相平衡關(guān)系一、以質(zhì)量分數(shù)表示的平衡方程氣液平衡方程液液平衡方程萃取相中溶質(zhì)分數(shù)萃余相中溶質(zhì)分數(shù)分配系數(shù)23一、以質(zhì)量分數(shù)表示的平衡方程氣液平衡方程液液平衡方程萃取相中若S與B完全不互溶萃取相中不含B，S的量不變萃余相中不含S

，B的量不變用質(zhì)量比計算方便液液平衡方程二、以質(zhì)量比表示的平衡方程萃取相中溶質(zhì)的質(zhì)量比分配系數(shù)萃余相中溶質(zhì)的質(zhì)量比24若S與B完全不互溶萃取相中不含B，S的量不變萃余相中三、分配曲線以xA為橫坐標，yA為縱坐標，在直角坐標圖上，每一對共軛相可得一個點，將這些點聯(lián)結(jié)起來，得到曲線稱為分配曲線。溶解度曲線分配曲線25三、分配曲線以xA為橫坐標，yA為縱坐標，在直角坐標分配曲線的作法26分配曲線的作法26第十章

液－液萃取和液－固浸取10.2液－液相平衡關(guān)系10.2.1

液－液平衡相圖10.1

液－液萃取概述

10.2.2液－液平衡方程與分配曲線10.2.3萃取劑的選擇27第十章液－液萃取和液－固浸取10.2液－液相平衡關(guān)系一、萃取劑的選擇性與選擇性系數(shù)萃取劑的選擇性是指萃取劑S對原料液中兩個組分溶解能力的差異。選擇性系數(shù)28一、萃取劑的選擇性與選擇性系數(shù)萃取劑的選擇性是指萃取因為所以萃取效果β

萃取操作β

＝1

不能實現(xiàn)萃取分離一、萃取劑的選擇性與選擇性系數(shù)～29因為所以萃取效果β萃取操作β＝1不能實現(xiàn)萃取分離一、萃二、萃取劑的選擇萃取劑選擇考慮的主要因素

選擇性系數(shù)β

原溶劑B與萃取劑S的互溶度

萃取劑回收的難易

萃取劑的其他物性

密度

表面張力

黏度

萃取劑的穩(wěn)定性、安全性、經(jīng)濟性30二、萃取劑的選擇萃取劑選擇考慮的主要因素選擇性系數(shù)β原溶10.1萃取過程概述

第十章

液－液萃取和液－固浸取10.2液－液相平衡關(guān)系10.3液－液萃取過程的計算10.3.1單級萃取的計算3110.1萃取過程概述第十章液－液萃取和液－固浸取1一、B與S部分互溶物系已知：原料量F、原料組成

xF

溶劑組成

yS規(guī)定：萃余相組成xR計算：萃取劑量S

萃取相量E

、組成

yE

萃余相量R

萃取液量、組成

萃余液量、組成

32一、B與S部分互溶物系已知：原料量F、原料組成x單級萃取圖解xF純?nèi)軇〧xRREMyE33單級萃取圖解xF純?nèi)軇〧xRREMyE33一、B與S部分互溶物系34一、B與S部分互溶物系34二、B與S不互溶物系若B與S完全不互溶萃取相中不含B，S的量不變萃余相中不含S

，B的量不變用質(zhì)量比計算方便XFYEXRYS—原料液中組分A的質(zhì)量比，kgA/kgB—萃取相中組分A的質(zhì)量比，kgA/kgS—萃余相中組分A的質(zhì)量比，kgA/kgB—萃取劑中組分A的質(zhì)量比，kgA/kgS35二、B與S不互溶物系若B與S完全不互溶萃取相中不含對溶質(zhì)A質(zhì)量衡算操作線方程斜率過點直角坐標圖圖解法二、B與S不互溶物系36對溶質(zhì)A質(zhì)量衡算操作線斜率過點直角坐標圖圖解法二、B與單級萃取圖解計算斜率–B/S37單級萃取圖解計算斜率–B/S37【例10-1】一定溫度下測得的A、B、S三元物系的平衡數(shù)據(jù)如本題附表所示。（1）繪出溶解度曲線和輔助曲線；（2）查出臨界混溶點的組成；（3）求當萃余相中xA=20%時的分配系數(shù)kA

和選擇性系數(shù)β

；（4）在1000kg含30%A的原料液中加入多少kgS才能使混合液開始分層？（5）對于第（4）項的原料液，欲得到含36%A的萃取相E，試確定萃余相的組成及混合液的總組成。38【例10-1】一定溫度下測得的A、B、S三元物系的平衡數(shù)據(jù)如編號1234567891011121314E相yA

07.9152126.23033.836.53942.544.5454341.6yS

908274.267.561.155.850.345.741.433.927.521.716.515R相xA

02.557.51012.515.017.5202530354041.6xS

55.055.15.25.45.65.96.26.67.58.910.513.515例4-1附表A、B、S三元物系平衡數(shù)據(jù)（質(zhì)量分數(shù)）

39編號123456789101112解：（1）溶解度曲線和輔助曲線由題給數(shù)據(jù)，可繪出溶解度曲線LPJ，由相應(yīng)的聯(lián)結(jié)線數(shù)據(jù)，可作出輔助曲線JCP，如本題附圖所示。(2)臨界混溶點的組成輔助曲線與溶解度曲線的交點P即為臨界混溶點，由附圖可讀出該點處的組成為xA=41.6%,xB=43.4%,xS=15.0%(3)分配系數(shù)kA

和選擇性系數(shù)β

根據(jù)萃余相中xA=20%，在圖中定出R1點，利用輔助曲線定出與之平衡的萃取相E1點，由附圖讀出兩相的組成為E相yA=39.0%,yB=19.6%R相xA=20.0%,xB=73.4%40解：40由式10-4計算分配系數(shù)，即

及

由式4-6計算選擇性系數(shù)，即

（4）使混合液開始分層的溶劑用量根據(jù)原料液的組成在AB邊上確定點F，聯(lián)結(jié)點F、S，則當向原料液加入S時，混合液的組成點必位于直線FS上。當S的加入量恰好使混合液的組成落于溶解度曲線的H點時，混合液即開始分層。分層時溶劑的用量可由杠桿規(guī)則求得，即