萃取相组成 - 淮阴工学院化工原理课程网站.ppt

化工原理多媒体课件 淮阴工学院 生命科学与化学工程学院 第4章 液－液萃取 4.1 概述 4.2 三元体系的液－液相平衡 4.3 萃取过程的计算 4.4 其他萃取分离技术 4.5 液－液萃取设备 4.1 概述 1 萃取操作的基本原理和过程 利用混合液中各组分在溶剂中的溶解度不同而实现分离的单元操作 原料：易溶组分：溶质A 不溶或部分溶解组分：稀释剂或原溶剂B 溶剂：萃取剂S 混合（传质），分离 萃取相E（yA），A、S、少量B，脱溶剂萃取液E’ 萃余相R（xA），A、B、少量S，脱溶剂萃余液R’ 2 萃取分离的适用场合 相对挥发度接近1或形成恒沸物 溶质浓度低且为难挥发组分 热敏性组分 金属物质的分离与提取 环境污染的治理 3 萃取操作的特点 S与B部分互溶或不溶，萃取相与萃余相各含有三个组分，使过程描述与计算更为复杂，一般采用三角形相图表示平衡关系；若S与B完全不互溶，则与脱吸完全类似 辅助其他单元操作，获得纯组分，并回收溶剂 常温操作，节能 两相均为液相，密度差小，混合与分离更为困难，对萃取设备有特殊要求 4 萃取分离技术的发展 回流萃取，双溶剂萃取，反应萃取，超临界萃取，液膜分离 本章主要内容 萃取操作的原理和流程，三元体系的相平衡关系，单组分物理萃取过程计算，萃取设备 4.2 三元体系的液－液相平衡 4.2.1 组成在三角形相图上的表示方法 4.2.2 液－液相平衡关系 4.2.3 杠杆规则 4.2.4 萃取剂的选择 4.2.1 组成在三角形相图上的表示方法 混合液分类 （1）I类物系 A、B及A、S完全互溶，B、S部分互溶或完全不互溶，例如丙酮（A）－水（B）－甲基异丁基酮（S） （2）II类物系 A、S与B、S 形成两对部分互溶物系，例如苯乙烯（A）－乙苯（B）－二甘醇（S） 本章主要讨论I类物系 1 相率 F=C－Φ＋2＝3－2＋2＝3 一定温度、压强下，规定一相的一个组成即可确定系统 2 三角形相图 等边三角形 等腰直角三角形 不等腰直角三角形 3 组成表示法 三个顶点 左下角代表稀释剂B，左上角代表溶质A，右下角 代表溶剂S 三个顶点代表三个纯组分 三个边 代表二元混合物 三角形内部 代表三元混合物 4.2.2 液－液相平衡关系 1 溶解度曲线和联结线 实验测定 查阅各种物性参数手册 混溶点或分层点 共轭相 联结线 第II类物系的溶解度曲线和联结线 吡啶－氯苯－水系统的溶解度曲线和联结线 2 辅助曲线和临界混溶点 借助辅助曲线求取平衡相的组成 辅助曲线与溶解度曲线的交点称为临界混溶点 3 分配系数和分配曲线 1）分配系数 S与B不互溶物系 分配系数是温度、组成的函数 2）分配曲线 4 温度对相平衡关系的影响 4.2.3 杠杆规则 F与S混合后的点M在FS的连线上，M称为和点 E、R点与M在同一条直线上，E、R称为差点 E、R两相的量与线段MR、ME成比例 M的位置与线段MF、MS成比例 杠杆规则是一个反比规则 4.2.4 萃取剂的选择 1 萃取剂的选择性和选择性系数 β是温度、组成的函数 B与S完全不互溶，选择性系数β趋于无限大 β与相对挥发度类似 2 萃取剂S与稀释剂B的互溶度 3 萃取剂回收的难易与经济性 通常采用蒸馏的方法进行分离 相对挥发度要大，不形成恒沸物，易挥发组分为低组成组分，S为易挥发时，汽化热要小 4 其它物性 密度 界面张力 粘度 凝固点 化学稳定性 热稳定性 腐蚀性 价格 例4－1 在一定温度下测得A、B、S三元物系两平衡液相的平衡数据如本题附表所示。表中数据为质量百分数。试求：（1）溶解度曲线和辅助曲线；（2）临界混溶点的组成；（3）当萃余相中xA=20%时的分配系数kA和选择性系数β ；（4）在100kg含30％A的原料液中加入多少kgS才能使混合液分层？（5）对第四项的原料液，欲得到含36％A的萃取相，试确定萃余相的组成及混合液的总组成。 （1）作图 （2）临界混溶点P （3）分配系数kA和选择性系数β 萃取相 萃余相 （4）最小溶剂用量 （5）两相组成及混合液组成 4.3 萃取过程的计算 4.3.1 单级萃取的计算 4.3.2 多级错流接触萃取的流程和计算 4.3.3 多级逆流接触萃取的流程和计算 4.3.4 微分接触逆流萃取 4.3.1 单级萃取的计算 1 萃取过程在三角形相图上的表示 （1）混合 M点的位置由杠杆规则确定 由M点的位置可以确定M点的组成 ME、MR点确定适宜萃取剂用量 （2）分层 未给出任一相组成，借助辅助曲线试差确定 若已知任一相