化工分离工程第四章萃取例析.ppt

4 液液萃取 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 4.1 液液萃取过程 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。 4.1 液液萃取过程 炼油和石化工业中石油馏分的分离和精制，如烷烃和芳烃的分离，润滑油的精制等； 湿法冶金：铀等放射性元素、稀土、铜等有色金属、金等贵金属的分离和提取； 磷和硼等无机资源的提取和净化； 医药工业中的多种抗生素和生物碱的分离提取； 食品工业中有机酸的分离和净化； 环保处理中有害物质的脱除等。 4.1.1 特点和主要研究内容 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。 4.1.1 特点和主要研究内容 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。 4.1.2 萃取剂的选择和常用萃取剂 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。 4.1.2 萃取剂的选择和常用萃取剂 (2)萃取剂选择要点 ①选择性好 表现为分离系数大。 ②萃取容量大 表现为单位体积或单位质量溶解萃合物多。 ③化学稳定性强 耐酸碱、抗氧化还原、耐热、无腐蚀。 ④易与原料液相分层 不乳化、不产生第三相。 ⑤易于反萃或分离 便于萃取剂的重复利用。 ⑥安全性好 无毒或低毒、不易燃、难挥发、环保。 ⑦经济性好 成本低、损耗小。 4.1.2 萃取剂的选择和常用萃取剂 2. 常用萃取剂 ①中性萃取剂 包括含磷类、含氧类和含硫类重型萃取剂，如磷酸三丁酯(TBP)、甲基异丁基酮(MIBK)、二辛基亚砜(DOSO)等。 ②有机酸萃取剂 包括有机磷酸、有机磺酸、羧酸等。 ③胺类萃取剂 各种有机胺和胺盐。 ④螯合萃取剂 各种有机螯合物、冠醚等。 4.1.3 萃取过程中的常用名词 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。 其中， 为被萃物A在萃取相（有机相）中的浓度； 为被萃物A在被萃相（水相）中的浓度。 分配比D的值越大，被萃物越容易进入萃取相。 D通常不是常数，要受萃取体系和萃取条件的影响，应根据实验来测定；D=0，表示待萃取物完全不被萃取，D=∞，表示完全被萃取。 4.1.3 萃取过程中的常用名词 2. 相比 萃取体系中萃取相 与 被萃相的体积比。 在连续萃取过程中，通常用两相的流比取代相比。 为萃取相流量， 为被萃相流量。 4.1.3 萃取过程中的常用名词 3. 分离系数 分离系数又称为分离因子，表示被萃相中两种物质可被某种萃取剂所分离的难易程度，它等于这两种物质在相同萃取条件下的分配比之比。 与相对挥发度一样，分离系数值越远离1，两种物质越容易分离；反之则不容易。 4.2 液液相平衡 略 4.3 萃取过程计算 4.3.1 萃取过程分析 常用的工业萃取过程根据使用的设备通常分为逐级萃取过程和微分萃取过程。 1. 逐级萃取过程 以多级混合澄清槽为萃取设备的连续萃取过程。特点是每一个萃取级构成一个平衡级， 易实现过程分解、组合与控制。 2. 微分萃取过程 以各种塔为萃取