1、2022-3-16第三章第三章 液液- -液萃取液萃取一、一、單級萃取的流程與計算單級萃取的流程與計算 二、二、多級錯流接觸萃取的流程與計算多級錯流接觸萃取的流程與計算 三、多級逆流萃取的流程與計算多級逆流萃取的流程與計算 四、四、微分接觸逆流萃取的流程與計算微分接觸逆流萃取的流程與計算 第三節第三節 萃取過程的計算萃取過程的計算2022-3-16一、單級萃取的流程與計算一、單級萃取的流程與計算 1、單級萃取的流程 單級萃取流程示意圖萃取劑萃取劑(S)混合槽混合槽沉降分離沉降分離脫除溶劑脫除溶劑萃取液萃取液ES S萃取相萃取相萃余相萃余相-SE -SR E原料液原料液F(A+B)萃余液萃余液R

2、R理論級ER2022-3-16ABKSFM2、單級萃取的特點 (1)原料液與溶劑一次性接觸； (2)萃取相與萃余相達到平衡。3、萃取過程在三角形相圖上的表示 (1) 混合依S的用量mS及F的量mF和組成 xF確定和點M：FMmMSFSm原料液原料液F (A+B)萃取劑萃取劑(S)混合槽混合槽2022-3-16(2) 分層 ABKSMFER利用輔助線采取圖解試差法確定E，R的組成。由杠桿定律確定E和R的量：EMMRmmERRMEmmmEyARxA萃余相萃余相萃取相萃取相M2022-3-16(3) 脫溶劑EFFRmmE RRFEmmmBKERSREMFA脫除溶劑量為：脫除溶劑量為：ESEEmmmR

3、SRRmmm萃取液萃取液E萃余液萃余液RS脫除溶劑脫除溶劑萃取相萃取相萃余相萃余相SE SRER2022-3-164、單級萃取的計算 (1) 萃取劑與稀釋劑部分互溶的體系 原料液FFx萃取劑Ssy萃余相RRx萃取相EEyBKERSREMFAFSREMMFSFMSFREFRE FSREMFxSyRxEyMxMRERM xxEyxMRERM xxEyx RFEMREMRE2022-3-162022-3-16(2) 萃取劑(S)與稀釋劑(B)不互溶的體系 11FSBXSYSYBX11()()SFS YYB XX11()FSBYXXYS1 ()SFBYXXS( )( )kg AYkg S萃取相中溶質A

4、的濃度( )( )kg AXkg B萃余相中溶質A 的濃度當萃取劑為純溶劑時，YS=0 11()FBYXXS 單級萃取的操作線方程單級萃取的操作線方程 原料液BFX萃取劑SsY萃余相R1X萃取相E1Y2022-3-16直角坐標圖解法直角坐標圖解法 給F、S量和組成，求E、R的濃度 給定F量、組成及分離要求X，求S用量11()FSBYXXYS1 ()SFBYXXS2022-3-16 原料量F及組成一定，增大S，M向S點靠近。 G G點：最大溶劑用量，點：最大溶劑用量，SmaxSmaxD D點：最小溶劑用量，點：最小溶劑用量，S Sminmin萃取操作萃取操作S S應滿足下列條件：應滿足下列條件：

5、maxminSSSABSFS0RDMEG萃取劑極限用量萃取劑極限用量 ：5、單級萃取過程萃取劑量的選擇- - 部分互溶物系部分互溶物系2022-3-162022-3-162022-3-166 、萃取液的最大濃度 當S=Smin時，E的濃度yA最大，但yA一般不是最大。 過S點作溶解度曲線的切線得點E1， 求得R1，得M點，于是得：FSmMSMFm時，溶劑用量的確定：當maxAAyymaxyy可見，ABE2SFR2ME2Eymaxy2 圖解萃取液的最大組成E1R11.01.002022-3-16萃取液的最大濃度確定萃取液的最大濃度確定:ABE2SFR2ME2Eymaxy2 圖解萃取液的最大組成E

6、1R11.01.002022-3-16 注意：注意： 如果M點在兩相區外相交，說明超出萃取范圍，不能進行萃取操作，由R1點確定的溶劑用量為該操作條件下的最小溶劑用量m S,min。ABSE1FERR1MyA2022-3-16多級錯流萃取流程示意圖12nFFx1S1R1x1E1y2S2R2x2E2y1nR1nxnSnRnxnEny二、多級錯流接觸萃取的流程與計算二、多級錯流接觸萃取的流程與計算 1 1、多級錯流接觸萃取的流程、多級錯流接觸萃取的流程(1) 溶劑耗量較大，溶劑回收負荷增加;(2) 設備投資大。特點：2022-3-162 2、多級錯流萃取過程、多級錯流萃取過程- - 計算計算任務任務

7、給定理論級數及分離要求，求溶劑用量給定理論級數及分離要求，求溶劑用量S 給定溶劑用量及分離要求給定溶劑用量及分離要求，求理論級數求理論級數NT 給定理論級數及溶劑用量，求給定理論級數及溶劑用量，求E及及R組成組成2022-3-16ABSFR3R2R1E1E2E3M1M2M33 3、多級錯流萃取計算、多級錯流萃取計算- - 部分互溶部分互溶物物系系圖解法（圖解法（ 以以為例：為例： 已知已知 xF、F、 S， NT ,求x ）作溶解度曲線（作溶解度曲線（輔助線！輔助線！） 確定確定F F、S S點點由杠桿定律確定由杠桿定律確定M M1 1由由M1M1及輔助線定及輔助線定R R1 1、E E1 1

8、由由R R1 1、S S定定M M2 2由xn0,流動方向與R相同；0，流動方向與E相同。2、多級逆流接觸萃取的計算、多級逆流接觸萃取的計算2022-3-161) 萃取劑與稀釋劑部分互溶的體系MERSFn1xFMxnnRF1E1R2E2R3E3R4Ex n計算 x n規定 n=4SREREREREFnnnii11211. 多級逆流萃取操作中，原料液的流量F和組成xF、最終萃余相中溶質組成xn均由工藝條件規定，萃取劑的用量S和組成yS根據經濟因素而選定，要求計算萃取所需的理論級數。2022-3-16溶劑比的影響S / F 較小FMnR1E在左側2022-3-16溶劑比的影響S / F 較大FMn

9、R1E 在右側2022-3-16溶劑比的影響S / F 為某數值FMnR1E 在無窮遠處2022-3-16NNNiiRSREREREREFE1123121.2022-3-16c) 畫梯級得理論級數。畫梯級得理論級數。1Fyx21yx32yx 1iiyx N較多時，三角形相圖內作圖不準確,利用分配曲線與操作線，采用階梯法。利用分配曲線與操作線，采用階梯法。步驟：a) 畫分配曲線；畫分配曲線；b) 畫操作線；畫操作線；過D點畫級聯線，求得2022-3-16還可以利用解析方法，詳見教材。2022-3-162) 萃取劑與稀釋劑完全不互溶的體系(1) 在X-Y直角坐標圖中的圖解法步驟：c) 畫梯級得理論

10、級數。畫梯級得理論級數。a) 由平衡數據在由平衡數據在X-Y直角坐標直角坐標畫分配曲線；畫分配曲線；b) 在在X-Y直角坐標中直角坐標中畫操作線；畫操作線；11iiFBBYXYXSS(2) 解析法1)11ln(ln1mSnSFmmAKYXKYXAAn2022-3-163) 溶劑比和萃取劑的最小用量(1) 溶劑比和最小溶劑比 定義：溶劑比=(S/F) 溶劑比的變化，導致理論級數的變化，從而表達溶劑用量對設備費和操作溶劑比的變化，導致理論級數的變化，從而表達溶劑用量對設備費和操作費的影響。費的影響。SFSF，所需理論級數設備費，回收溶劑所消耗能量操作費；，所需理論級數設備費，回收溶劑所消耗能量操作

11、費。xnmin1iiSFSSPEEN，操作線斜率聯結線的斜率當時， 點（夾緊點）對應的操作線和聯結線重合此時，夾緊點附近各級無分離能力，2022-3-16溶劑比=SF (S/F) 較大， MS，E1為F和D的和點，D點在三角形相圖右側，凈物流向左流動。 (S/F) 減小，MF ， E1升高，D點遠離S。D點移到無窮遠時D=0，級聯線互相平行。 (S/F) 再減小，F為E1和D的和點，D點落在三角形相圖左側，凈物流向右流動。2022-3-16XF最小溶劑用量XnYSY11Y SB/)/(SB1YmaxminmaxSBmaxminBSnFSXXYY*1max(2) 最小溶劑比的計算2022-3-162022-3-16四、微分接觸逆流接觸萃取的流程與計算四、微分接觸逆流接觸萃取的流程與計算 1、微分接觸逆流接觸萃取的流程、微分接觸逆流接觸萃取的流程萃取相和萃余相逆流微分接觸，使兩相中的溶質濃度沿流動方向發生連續的變化。2022-3-162、微分接觸逆流接觸萃取的計算、微分接觸逆流接觸萃取的計算1) 理論級當量高度法)(HETSnh 2) 傳質單元法FnXXXXXdXaKBhORORNHh 當分配曲線為直