大学课程《化工单元操作》PPT教学课件：模块七萃取.pptxVIP

模块七萃取

生产案例

用醋酸丁酯法对工业污水进行脱酚处理，即用醋酸丁酯法从异丙苯法生产苯酚、丙酮过程中产生的含酚污水中回收酚，流程如图7-1所示。

含酚污水经预处理后由萃取塔顶加入，萃取剂醋酸丁酯从塔底加入，含酚污水和醋酸丁酯在塔内逆流操作，污水中酚从水相转移至醋酸丁酯中。离开塔顶的萃取相主要为醋酸丁酯和酚的混合物。为了得到酚，并回收萃取剂，可将萃取相送入苯酚回收塔，在塔底可获得粗酚，从塔顶得到醋酸丁酯。离开萃取塔底的萃余相主要是脱酚后的污水，其中溶有少量萃取剂，将其送入溶剂回收汽提塔，回收其中的醋酸丁酯。初步净化后的污水从塔底排出，再送往生化处理系统，回收的醋酸丁酯可循环使用。;项目一液-液萃取过程分析

任务一液-液萃取基本原理及其应用

利用原料液中各组分在适当溶剂中溶解度的差异而实现混合液中组分分离的过程称为液－液萃取，又称溶剂萃取。液-液萃取是20世纪30年代用于工业生产处理均相液体混合物的分离技术，随着萃取应用领域的扩展，回流萃取、双溶剂萃取、反应萃取、超临界萃取及液膜分离技术相继问世,使得萃取成为分离液体混合物很有生命力的操作单元之一。

一、基本原理

液－液萃取是分离均相液体混合物的单元操作之一。利用液体混合物中各组分在某溶剂中溶解度的差异，而达到混合物分离的目的。;所选用溶剂称为萃取剂S，也称为溶剂；混合液中被分离出的组分称为溶质A；原混合液中与萃取剂不互溶或仅部分互溶的组分称为原溶剂B，也称为稀释剂。操作完成后所获得的以萃取剂为主的溶液称为萃取相E，而以原溶剂为主的溶液称为萃余相R。除去萃取相中的萃取剂后得到的液体称为萃取液E’，同样，除去萃余相中的萃取剂后得到的液体称为萃余液R’。

如图7-1所示，萃取操作包括下列步骤：

①混合过程：原料液（A+B）与萃取剂充分接触，各组分发生了不同程度的相际转移，进行了质量传递。

②澄清过程：分散的液滴凝聚合并，形成的两相萃取相和萃??相由于密度差而分层。

③脱除溶剂操作：萃取相脱除溶剂得到萃取液，萃余相脱除溶剂得到萃余液，脱除溶剂操作常采用精馏操作。

二、萃取在工业生产中的应用

（1）溶液中各组分的相对挥发度很接近或能形成恒沸物，采用一般精馏方法进行分离需要很多的理论板数和很大的回流比，操作费用高，设备过于庞大或根本不能分离。

（2）组分的热敏性大，采用蒸馏方法易导致热分解、聚合等化学变化。

（3）溶液沸点高，需要在高真空下进行蒸馏。

（4）溶液中溶质的浓度很低，用蒸馏方法能耗太大，经济上不合理。

（5）多种金属物质的提取，如核燃料及稀有金属的提取。

萃取操作在工业上得到广泛应用，在石油化学工业尤为突出。在制药工业、食品工业、湿法冶炼工业、核工业材料提取和环境保护治理污染中均起到重要作用。;任务二液-液相平衡

液－液萃取至少涉及三种物质，即原料液中的溶质A和原溶剂B，以及萃取剂S。加入的萃取剂与原料液（A+B）形成的三组分物系有三种类型：

①溶质A完全溶于原溶剂B及萃取剂S中，但萃取剂S与原溶剂B完全不互溶，形成一对完全不互溶的混合液；

②萃取剂S与原溶剂B部分互溶，与溶质A完全互溶，形成一对部分互溶的混合液；

③萃取剂S不仅与原溶剂B部分互溶而且与溶质A也部分互溶，形成两对部分互溶的混合液。

第一种情况较少见，第三种情况应尽量避免，我们讨论的是第二种情况。

一、三组分系统组成的表示法

液－液萃取过程也是以相际的平衡为极限。三组分系统的相平衡关系常用三角形坐标图来表示。混合液的组成以在等腰直角三角形坐标图上表示最方便，因此萃取计算中常采用等腰直角三角形坐标图。

在图7-2中，三角形的三个顶点分别表示纯组分。习惯上以顶点A表示溶质，顶点B表示原溶剂，顶点S表示萃取剂。三角形任何一个边上的任一点代表一个二元混合物，如AB边上的H点代表由A和B两组分组成的混合液，其中A的质量分数为0.7，B为0.3。三角形内任一点代表一个三元混合物，如图中的M点，过M点分别作三个边的平行线ED、HG与KF，其中A的质量分数以线段表示,B的以线段表示，S的以线