《萃取過(guò)程及設(shè)備》課件

萃取過(guò)程及設(shè)備萃取是分離化學(xué)物質(zhì)的重要方法，利用不同物質(zhì)在溶劑中的溶解度差異，將目標(biāo)物質(zhì)從混合物中分離出來(lái)。萃取廣泛應(yīng)用于化學(xué)、醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域，例如天然產(chǎn)物提取、藥物分離純化等。什么是萃取?分離技術(shù)萃取是一種分離混合物的技術(shù)，利用不同物質(zhì)在兩種互不相溶溶劑中的溶解度差異，將目標(biāo)物質(zhì)從一種溶劑轉(zhuǎn)移到另一種溶劑中。溶解度差異萃取的原理基于目標(biāo)物質(zhì)在不同溶劑中具有不同的溶解度，從而實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的分離。萃取劑選擇選擇合適的萃取劑是萃取成功的關(guān)鍵，需要考慮萃取劑與目標(biāo)物質(zhì)的親和性、溶解度、沸點(diǎn)等因素。萃取的原理萃取是利用物質(zhì)在不同溶劑中的溶解度差異，將目標(biāo)物質(zhì)從一種溶劑中轉(zhuǎn)移到另一種溶劑中的分離方法。萃取過(guò)程通常使用兩種互不相溶的溶劑，一種是萃取劑，另一種是原料液。目標(biāo)物質(zhì)在萃取劑中的溶解度比在原料液中更高，因此會(huì)從原料液中轉(zhuǎn)移到萃取劑中。影響萃取效果的因素11.溶劑的選擇溶劑的選擇對(duì)萃取效率至關(guān)重要，影響著萃取過(guò)程的效率和成本。22.溫度萃取溫度影響著溶質(zhì)在溶劑中的溶解度和分配系數(shù)。33.相互作用萃取過(guò)程涉及溶質(zhì)、溶劑和萃取劑之間的相互作用，影響著萃取效率。44.比例萃取劑和原料的比例也影響著萃取過(guò)程的效率，影響著萃取率。液-液萃取1混合兩種互不相溶的液體混合在一起2接觸兩種液體充分接觸，使目標(biāo)物質(zhì)從一種液體轉(zhuǎn)移到另一種液體中3分離分離出富含目標(biāo)物質(zhì)的液體液-液萃取是一種利用兩種互不相溶的液體之間的溶解度差異，將目標(biāo)物質(zhì)從一種液體中分離出來(lái)的方法。具體步驟包括混合、接觸和分離。目標(biāo)物質(zhì)溶解度高的液體稱為萃取劑，溶解度低的液體稱為萃余液。液-液萃取的裝置萃取塔萃取塔是進(jìn)行液-液萃取的主要設(shè)備，其設(shè)計(jì)需要考慮傳質(zhì)效率、流體力學(xué)和操作穩(wěn)定性。離心萃取機(jī)離心萃取機(jī)利用離心力分離兩種互不相溶的液體，提高萃取效率，適用于處理高粘度或含固體顆粒的混合物。攪拌槽攪拌槽適合小規(guī)模液-液萃取操作，利用機(jī)械攪拌提高兩相之間的接觸面積，但效率較低。板式萃取器板式萃取器由多個(gè)水平板組成，通過(guò)多級(jí)接觸增強(qiáng)傳質(zhì)效率，適用于處理流量較小的混合物。固-液萃取1固體固體物質(zhì)2溶劑液體溶劑3混合物固體溶解在液體中4萃取分離目標(biāo)物質(zhì)固-液萃取是指將固體物質(zhì)與液體溶劑混合，使目標(biāo)物質(zhì)溶解在溶劑中，再分離出溶液的方法。固-液萃取常用于從植物中提取有效成分，如中草藥提取、咖啡豆提取等。固-液萃取的裝置固-液萃取是一種常見(jiàn)的萃取方式，用于從固體物質(zhì)中提取目標(biāo)物質(zhì)。固-液萃取裝置通常包括浸提罐、過(guò)濾裝置和溶劑回收系統(tǒng)。浸提罐用于將固體物質(zhì)浸泡在溶劑中，使其溶解并釋放目標(biāo)物質(zhì)。過(guò)濾裝置用于分離固體殘?jiān)洼腿∫?，以獲得目標(biāo)物質(zhì)的溶液。溶劑回收系統(tǒng)用于回收萃取過(guò)程中使用的溶劑，以減少浪費(fèi)并提高經(jīng)濟(jì)效益。氣-液萃取氣-液萃取氣-液萃取是一種利用氣體溶劑來(lái)萃取液體中的目標(biāo)組分的方法。該方法適用于氣體溶解度高的組分，如芳香族化合物或揮發(fā)性有機(jī)化合物。原理氣體溶劑與液體混合物接觸，目標(biāo)組分從液體中轉(zhuǎn)移到氣體溶劑中，然后通過(guò)分離操作，將目標(biāo)組分從氣體溶劑中分離出來(lái)。應(yīng)用氣-液萃取廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、化工行業(yè)等，用于分離、提純各種物質(zhì)，如香料、天然產(chǎn)物、藥物等。氣-液萃取的裝置氣-液萃取的裝置，主要用于從氣體混合物中分離出目標(biāo)組分。氣體通過(guò)萃取塔底部進(jìn)入，與逆流的溶劑接觸，溶解目標(biāo)組分，再經(jīng)分離得到目標(biāo)組分。選擇性高，能耗低，是氣體分離的重要方法。萃取工藝流程設(shè)計(jì)1確定目標(biāo)產(chǎn)物明確需要提取的物質(zhì)，比如特定化合物或有效成分。2選擇合適的萃取劑選擇與目標(biāo)產(chǎn)物具有良好溶解性和選擇性的萃取劑，同時(shí)考慮安全性和成本因素。3設(shè)計(jì)萃取過(guò)程根據(jù)物料特性和工藝要求，選擇合適的萃取設(shè)備和操作條件，如溫度、壓力、時(shí)間等。4優(yōu)化工藝參數(shù)通過(guò)實(shí)驗(yàn)和模擬，調(diào)整萃取劑用量、萃取時(shí)間等參數(shù)，以提高萃取效率和產(chǎn)品質(zhì)量。5安全環(huán)保評(píng)估對(duì)萃取過(guò)程進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，制定相應(yīng)的安全操作規(guī)程和環(huán)境保護(hù)措施。多級(jí)萃取過(guò)程1一級(jí)萃取初始階段2二級(jí)萃取進(jìn)一步分離3三級(jí)萃取提高萃取效率4多級(jí)萃取最終目標(biāo)多級(jí)萃取是指將萃取過(guò)程重復(fù)進(jìn)行多次，以提高萃取效率和分離效果。每次萃取都使用新鮮的溶劑，并在下一級(jí)萃取中使用上級(jí)萃取后的溶劑。多級(jí)萃取可以提高目標(biāo)物質(zhì)的濃度，降低溶劑用量。逆流多級(jí)萃取工作原理萃取劑和料液逆向流動(dòng)，多級(jí)接觸，提高萃取效率。優(yōu)點(diǎn)萃取效率高溶劑用量少設(shè)備占地面積小應(yīng)用廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化工、食品等行業(yè)。并聯(lián)多級(jí)萃取1提高萃取效率增加萃取級(jí)數(shù)，提高萃取效率。2減少溶劑用量降低成本，節(jié)約資源。3提高產(chǎn)品純度提高產(chǎn)品質(zhì)量。并聯(lián)多級(jí)萃取是一種常用的萃取方式，通過(guò)多級(jí)萃取，可以提高萃取效率，減少溶劑用量，提高產(chǎn)品純度。萃取設(shè)備的選型物料性質(zhì)物料的物理化學(xué)性質(zhì),如密度、粘度、溶解度等,會(huì)影響萃取設(shè)備的選擇。萃取過(guò)程萃取方式、操作條件,如溫度、壓力、液位等,也需要考慮。生產(chǎn)規(guī)模生產(chǎn)規(guī)模決定了設(shè)備的尺寸、處理能力和運(yùn)行成本。經(jīng)濟(jì)效益設(shè)備成本、運(yùn)行成本、維護(hù)成本等都需要考慮。萃取塔的構(gòu)造特點(diǎn)萃取塔通常由塔體、填料層、塔板、分配器、收集器、進(jìn)料口、出料口等組成。塔體是萃取塔的主體，填料層是萃取塔的核心，塔板用于控制液體流動(dòng)方向，分配器用于將進(jìn)料均勻分配到塔板上，收集器用于收集萃取液和萃余液，進(jìn)料口和出料口用于進(jìn)出物料。萃取塔的操作條件溫度溫度影響萃取效率和溶解度。溫度升高，溶解度增加，萃取效率提高，但同時(shí)也會(huì)增加蒸汽損失，因此需要選擇合適的溫度。壓力壓力影響萃取塔內(nèi)的液相和氣相平衡，進(jìn)而影響萃取效率。高壓可以提高溶解度，但也會(huì)增加設(shè)備的成本和能耗。流量流量影響萃取塔的停留時(shí)間，進(jìn)而影響萃取效率。流量過(guò)大，停留時(shí)間短，萃取效率降低；流量過(guò)小，則會(huì)延長(zhǎng)萃取時(shí)間，增加能耗。物料性質(zhì)物料的性質(zhì)，如密度、粘度、表面張力等，會(huì)影響萃取塔的操作條件和效率。萃取塔的性能參數(shù)萃取塔的性能參數(shù)是衡量其效率和經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo)，主要包括以下幾個(gè)方面：90%塔效率衡量萃取塔分離性能的重要指標(biāo)，一般是指萃取塔實(shí)際分離效果與理論分離效果的比值3-5m/s液泛速度指萃取塔在正常操作條件下，塔內(nèi)液相流速達(dá)到最大值時(shí)所對(duì)應(yīng)的流速，超過(guò)此速度則會(huì)造成液泛10-20m塔高影響萃取塔的投資成本，塔高越高，投資成本越高，但塔高也決定了塔的分離能力1-3m塔徑影響萃取塔的處理能力，塔徑越大，處理能力越大，但塔徑也決定了塔的投資成本萃取塔的控制方法參數(shù)監(jiān)控實(shí)時(shí)監(jiān)控萃取塔內(nèi)溫度、壓力、流量等關(guān)鍵參數(shù)，確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。自動(dòng)控制采用自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)進(jìn)料流量、溶劑流量和塔釜溫度等，優(yōu)化萃取效率。故障報(bào)警設(shè)定安全閾值，及時(shí)報(bào)警處理異常情況，防止事故發(fā)生。常見(jiàn)的萃取塔類型噴射萃取塔噴射萃取塔是一種常見(jiàn)的萃取塔類型。它利用噴射器將萃取劑噴入塔內(nèi)，與料液進(jìn)行混合，從而實(shí)現(xiàn)萃取過(guò)程。噴射萃取塔具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便的特點(diǎn)，適用于處理高粘度、高濃度的料液。脈沖萃取塔脈沖萃取塔是一種新型的萃取塔類型。它利用脈沖波來(lái)促進(jìn)萃取劑和料液的混合，提高萃取效率。脈沖萃取塔具有萃取效率高、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，適用于處理高粘度、低濃度的料液。攪拌萃取塔攪拌萃取塔是一種利用機(jī)械攪拌來(lái)實(shí)現(xiàn)萃取劑和料液混合的萃取塔類型。它具有萃取效率高、操作靈活等特點(diǎn)，適用于處理各種類型和濃度的料液。旋轉(zhuǎn)萃取塔旋轉(zhuǎn)萃取塔是一種利用旋轉(zhuǎn)部件來(lái)實(shí)現(xiàn)萃取劑和料液混合的萃取塔類型。它具有萃取效率高、體積小等特點(diǎn)，適用于處理各種類型和濃度的料液。離心萃取機(jī)高效率分離離心萃取機(jī)利用離心力將兩種不同密度的液體分離，提高萃取效率。連續(xù)操作離心萃取機(jī)可以連續(xù)操作，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。結(jié)構(gòu)緊湊離心萃取機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，易于安裝和維護(hù)。篩板萃取塔篩板萃取塔是一種常用的萃取設(shè)備，它由多層篩板組成，每層篩板之間設(shè)有液位控制裝置，以保證塔內(nèi)液位穩(wěn)定。在操作過(guò)程中，輕相液體從塔底進(jìn)入，重相液體從塔頂進(jìn)入，兩種液體在塔內(nèi)逆流接觸，在篩板上形成混合液層，輕相液體經(jīng)過(guò)篩板孔洞上升，重相液體則從篩板下方流出。泡沫萃取塔泡沫萃取塔利用氣泡來(lái)提高萃取效率。氣泡在液體中上升，增加了兩相之間的接觸面積，提高了傳質(zhì)速率。氣泡的形成和穩(wěn)定性影響萃取效果。泡沫萃取塔適用于處理含低濃度目標(biāo)物的溶液，例如，從廢水中去除重金屬。脈沖萃取塔脈沖萃取塔是一種新型的萃取設(shè)備，通過(guò)脈沖的液體流動(dòng)來(lái)加強(qiáng)傳質(zhì)效率。它具有以下優(yōu)點(diǎn):傳質(zhì)效率高操作穩(wěn)定易于控制溶劑回收11.經(jīng)濟(jì)效益回收溶劑可以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。22.環(huán)境保護(hù)回收溶劑可以減少污染，保護(hù)環(huán)境。33.資源利用回收溶劑可以重復(fù)利用，節(jié)約資源。44.安全生產(chǎn)回收溶劑可以避免溶劑揮發(fā)，提高安全生產(chǎn)。溶劑回收的方法蒸餾回收利用溶劑和萃取液沸點(diǎn)差異，通過(guò)蒸餾分離回收溶劑。蒸餾回收是常用的方法，操作簡(jiǎn)單，效率高，但需要消耗大量能量。吸附回收利用吸附劑吸附溶劑，然后通過(guò)加熱或減壓脫附，回收溶劑。吸附回收適用于處理含溶劑量低的廢液，效率高，但吸附劑需要再生或更換。膜分離回收利用膜材料的選擇性透過(guò)性，將溶劑從萃取液中分離出來(lái)。膜分離回收是一種節(jié)能環(huán)保的方法，但對(duì)膜材料的要求較高，成本相對(duì)較高。其他方法除了以上三種方法外，還有其他一些溶劑回收方法，如結(jié)晶法、萃取法等。選擇合適的溶劑回收方法取決于溶劑的性質(zhì)、萃取液的組成、回收效率和成本等因素。蒸餾回收1原理利用溶劑和萃取物沸點(diǎn)差異進(jìn)行分離。在加熱條件下，沸點(diǎn)低的溶劑首先汽化，然后冷凝成液體，從而實(shí)現(xiàn)溶劑的回收。2工藝通常采用精餾塔進(jìn)行操作。塔內(nèi)設(shè)置多層填料或塔板，以增大液氣接觸面積，提高分離效率。3優(yōu)點(diǎn)操作簡(jiǎn)單，回收率較高，適用于大多數(shù)溶劑的回收。吸附回收1吸附劑的選擇選擇合適的吸附劑，如活性炭、沸石等。2吸附過(guò)程將溶劑蒸汽通入吸附床，使其被吸附劑吸附。3解吸過(guò)程利用升溫或降壓等方法，使溶劑從吸附劑上解吸下來(lái)。4再生過(guò)程對(duì)吸附劑進(jìn)行再生處理，使其恢復(fù)吸附能力。吸附回收是利用吸附劑選擇性地吸附溶劑，從而實(shí)現(xiàn)溶劑的回收。常見(jiàn)的吸附劑包括活性炭、沸石等。吸附過(guò)程通常在常壓或略高于常壓下進(jìn)行，解吸過(guò)程則需要升溫或降壓，使溶劑從吸附劑上解吸下來(lái)。再生過(guò)程則是對(duì)吸附劑進(jìn)行處理，使其恢復(fù)吸附能力。膜分離回收1膜分離