一、萃取劑與稀釋劑部分互溶物系原料液FFAx

萃取劑S

zA

,

zS萃余相RxA

,

xS萃取相EyA

,

yS1.單級萃取脫除S萃余液R0Axo萃取液E0Ayo計算任務：給定

F、xFA、zS、xA（或xA

o）等條件，根據(jù)相平衡數(shù)據(jù)和物料求出S，E、yA、E0、yAo1)解析法根據(jù)物料 式：yS

(

yA

)xS

(xA

)分配曲線：yA

f

(xA

)溶解度曲線：對于一個理論級，R和E為互相平衡的共軛相：F

S

R

EFxFA

SzA

RxA

EyASzS

RxS

EyS根據(jù)平衡數(shù)據(jù)作出溶解度曲線及輔助線。已知

xFA,

在

AB

邊上定出

F點，由萃取劑組成確定S

點。0聯(lián)結FS0，代表原料液與萃取0劑的混合液

M

點必在

FS

線上。2)圖解法ABSREE0R0F由

xA（或

xAo）定出

R

點（若知

R0點，連

SR0線與溶解度曲線的交點即為

R

點）。再由

R

點利用輔助曲線求出

E

點，則

RE

與

F

S0

線的交點即為混合液的組成點

M。M單級萃取圖解法S0根據(jù)杠桿規(guī)則：——溶劑比

FMS0

MFS0ABSREE0R0FM單級萃取圖解法S0根據(jù)溶劑比可由料液流量F計算溶劑流量S。M

F

S0：RE萃取相流量

E

M

MR：萃余相流量R

M

E從萃取相E

中除去萃取劑S

后得萃取液E0；從萃余相R

中除去萃取劑S

后得萃余液R0；F

E0

R0FR00萃取液流量：EE0

R0

F：萃余液流量R0

F

E0ABSREE0R0FM單級萃取圖解法S0D點：最小溶劑用量，SminG點：最大溶劑用量，SmaxA,minx

和x0A,min0Smax

F

GFGS0minDS

F

FDS最小溶劑用量和最大溶劑用量萃取只能在分層區(qū)內進行。對單級萃取，原料量F

及組成一定：與G點成平衡時，有單級萃取可能達到的的ABSREFM單級萃取圖解法S0DG

S0

SmaxSmin萃取操作S應滿足下列條件：ABSREFMS0yoA,max從S點作平衡溶解度曲線的切線并延長至AB邊，交點組成是單級萃取所能獲得的最高含量。過E點的聯(lián)結線與FS交于M點，應用杠桿定律可求得該操作條件下的溶劑用量。當料液組成較低且分配系數(shù)較小時，不可能用單級萃取使萃取相達到切點e。此時溶劑用量越少，萃取液的溶質含量就越高。ABSREFS0yoA,max例11-1：某混合物含溶質A為30％、稀釋劑為70%，擬用純溶劑單級萃取分離，要求萃余相中的含量不超過10%。在操作條件下，物系的溶解度曲線

，試求：當溶質A的分配系數(shù)為1時，所需溶劑比為多少？所得萃取液的含量為多少？過程的選擇性系數(shù)為多少？當溶質A的分配系數(shù)為2時，所需溶劑比、所得萃取液的含量、過程的選擇性系數(shù)各為多少？例11-1解：根據(jù)已知條件，在相圖上確定點F(xFA=0.3)和R(xA=0.1)；連接SF，和點M應在SF連線上。（1）

kA

1過R做水平線與溶解度曲線相交得E點RE與SF的交點為M

點，S

FM

=

0.67-0

2.03F

.67A連接SE并延長后交AB于Eo

,

yo

0.48A連接SR并延長后交AB于Ro

,

xo

0.11ooAAAAy

/(1y

)0.48

/(1

0.48)0.11/(1

0.11)

7.5xo

/(1

xo

)

例11-1解：F

1-0.47SM（2）

kA

2

y

=k

x

=0.2在溶解度曲線上確定E點A

A

ARE與SF的交點為M點，S

FM

=

0.47-0

0.887A連接SE并延長后交AB于Eo

,

yo

0.63A連接SR并延長后交AB于Ro

,

xo

0.11ooAAAAy

/(1

y

)0.63

/(1

0.63)0.11/(1

0.11)

13.8xo

/(1

xo

)

第一級：F+S

M1，M1

E1+R1（平衡相）第二級：R1+S

M2，M2

E2+R2（平衡相）第三級：R2+S

M3，M3

E3+R3（平衡相）依次計算，直到萃余相中溶質的濃度等于或小于所要求的濃度為止，標繪的聯(lián)結線數(shù)目即為理論級數(shù)。萃取劑料液F,

xF萃取相萃余相M1M2M3E1R1E2E3MnEnR2R3Rn-1Rn設各級萃取劑用量均為S2．多級錯流萃取連接點F、S得FS線，根據(jù)杠桿規(guī)則確定點M1。ABSR1E1FM1多級錯流萃取圖解法E2R2M3M2E3R3利用輔助曲線通過試差法作出過點M1的聯(lián)結線E1R1。以R1

為原料液，加入新鮮

的萃取劑S，兩者混合得點M

2。通過類似的方法可以得到E2和R2。依次類推，直至某級萃余相中溶質的組成等于或小于要求的組成xA為止。例11-2（p162)：含醋酸質量分數(shù)30％的醋酸—水溶液，在25℃下用異丙醚為溶劑進行萃取，料液的處理量為

100kg/h，試求：用100kg/h純溶劑作單級萃取，所得的萃余相和萃取相的流量與醋酸質量分數(shù)；每次用50kg/h純溶劑作兩級錯流萃取，萃余相的最終流量和醋酸質量分數(shù)；比較兩種操作所得的萃余相中醋酸的殘余量與原料中醋酸量之比(萃余百分數(shù))。單級萃?。赫褾點；由杠桿規(guī)則定M點；由內插法做過M點的聯(lián)結線并由此確定E和R點組成，xA=0.25,yA=0.11；由杠桿規(guī)則計算出E=88.1kg/h，R=111.9kg/h。兩級萃?。赫褾點；由杠桿規(guī)則定M1點；由內插法做過M1點的聯(lián)結線并由此確定E1和R1點；由杠桿規(guī)則計算出R1=90.4kg/h；M2=R1+S2=140kg/h，確定M2點；由內插法做過M2點的聯(lián)結線并由此確定E2和R2點，x2A=0.22，R2=80.2kg/h。12（3）

A2

2

AFAFx

100

0.35Rx

88.1

0.25

0.629

R

x

80.2

0.22

0.504

FxFA

100

0.35例11-3：原料中溶質含量0.35（質量百分數(shù)），處理量100kg/h，用純溶劑萃取，要求最終萃余相中醋酸的含量不大于0.05。若采用多級錯流萃取，每級溶劑用量與進入該級的料液量相同，則所需的理論級數(shù)、每小時溶劑消耗量及萃取的溶質量各為多少？例11-3解：

S1F11SM

FM1

=1，故M

應在SF中點根據(jù)已知條件，在相圖上確定點F(xFA=0.35)，連接SF，溶劑添加量與料液量相同用輔助曲線由試差法找到過M1的聯(lián)結線E1R11

11

1ER

0.76

0.03由杠桿規(guī)則：R

=M

E1M1

200

0.760.5

71.2kg

/h連R1S,在第2級加入與R1等量的S，故M2

應在SR1中點用輔助曲線由試差法找到過M2的聯(lián)結線E2R2在圖上讀x2

=0.035<0.05，故需兩級理論版萃取劑總量:S

S1

S2

100

71.2

171.2kg

/

h2

2E2

M

20.9

0.49

2

71.2

66.3kg

/

hR2

=M

2E

R0.9

0.02經兩級錯流萃取后，得到的溶質總量：mA

=FxF

R2

x2100

0.35

66.3

0.035

32.7kg3.多級逆流萃取物料萃取劑S,

zA料液F,

xFA萃取相萃余相M1M2M3MnE1R1E2E3EnR2R3Rn-1RnE4i

=1

F

+E2

=

R1

+

E1i

=

2

F

+

E3

=

R2

+

E1或

F

-

E1

=

R1

-

E2或

F

-

E1

=

R2

-

E3i

=n F

+

S

=

Rn

+E1

或

F

-

E1

=

Rn

-

SF

-

E1=

R1

-

E2

=

R2

-

E3

=．．．=

Rn-1

-

En=

Rn

-

S

=

Δ離開每級的R

與進入該級的E

流量之差為一常數(shù)

。>0

，流動方向與R

相同，<0，流動方向與E

相同。每一級的“凈流量”F

-

E1

=

R1

-

E2

=

R2

-

E3

=

．．．=Rn-1

-

En

=Rn

-

S

=

ΔΔ為一虛擬量，可視為通過每一級的“凈流量”，其組成也可在三角形相圖上用某點（

Δ點）表示。Δ

點分別為F

與E1

、R1與E2、R2與E3

、．．．、Rn-1

與En

、Rn

與S

的差點。在三角形相圖上，連接Ri

與Ei+1

兩點的直線均通過Δ

點，通常稱Ri

Ei+1

Δ的連線為操作線，Δ為操作點。根據(jù)理論級的假設，離開每一級的萃取相Ei和萃余相Ri

應位

于聯(lián)結線的兩端。因此可以根據(jù)聯(lián)結線和操作線之間的關系，方便地進行逐級計算以確定理論級數(shù)。三角形相圖上的圖解方法ABSE1F多級逆流萃取圖解法E2E3E4R1R

M2R3Rn

R4F

+S

=M=E1

+Rn

由給定的F、S

和Rn

可得出E1作F

E1

和RnS的連線，并延長使其相交，交點即為Δ點。由E1通過聯(lián)結線得出R1。連接Δ

R1并延長，其與溶解度曲線的交點即為E2。交替應用操作線和聯(lián)結線，直至萃余相組成小于或等于所要求的值為止，聯(lián)結線的數(shù)目即為所求的理論級數(shù)。適用于萃取劑與稀釋劑互溶度很小，且在操作范圍內溶質組分對B、S

的互溶度又無明顯影響的體系。溶質在兩相中的平衡關系符合分配曲線：Y

f

(

X

)二、萃取劑與稀釋劑不互溶的體系萃取相中溶質A的濃度kg(S

)X

kg(

A)Y

kg(

A)萃余相中溶質A

的濃度kg(B)料液B,XF1.單級萃取溶劑S,

Z萃余相B,

X萃取相S,

YFS(Y

Z

)

B(X

X

)單級系統(tǒng)的物料

：F

B

Z

YS

XF

XY

B

(

X

X

)

ZSY0分配曲線ZXXF-B/SHD上述計算也可以用圖解法代替。2.多級錯流萃取1）直角坐標圖解法平衡關系：

Y

f

(

X

)任一級系統(tǒng)的物料

：Sn

(Yn

Z

)

B(Xn

1

Xn

)——操作線方程nSn

n

n1Y

B

(

X

X

)

ZY1Y20Y=

f

(X)Y3ZX3

X2

X1

XF-B/S1-B/S2-B/S3由平衡數(shù)據(jù)繪出X~Y平衡曲線，由每一級物料

得出操作線，直到第

n

級萃余相中的濃度XA

滿足要求為止。若萃取劑中不含溶質A（Z＝0）對任意第n級進行物料

：SnYn

B(Xn1

Xn

)Yn

KXnB,Xn-1Sn,

YnnB,

Xn2）解析法若在操作范圍內，平衡線為通過原點的直線，即分配系數(shù)K為一常數(shù)，則多級錯流萃取的理論級數(shù)可通過解析計算。SnnXn1X

Xn1

1

An1S

nBK

11

KAn

B

/

Sn,稱為萃取因數(shù)1

SnK＝

SnYnAnBBXn

萃取相中組分A的量萃余相中組分A的量SnYn

B(Xn1

Xn

)Sn

KXn

B(

Xn1

Xn

)當各級萃取因數(shù)為一常數(shù)時，從n=1（X0=XF

）至最后一級n=N，逐級遞推可得最終萃余相含量XN為：Nlog

XFX

NN

log

11

A

經過N級后，溶質A在最終萃余相中的萃余百分數(shù)為：11

N

BX

NFBX1A

X1

A

AX2FXN

F21

1

1

11

1

1

1

A

A

3.多級逆流萃取物料BXF

SYn1

BXn

SY

1SSY

B

X

Y

B

Xn1n

1F

S,

Yn+11nS

,

Y1SB

,

XFBBB

,

XnS——操作線方程式中：XF

——料液中溶質A

的濃度，kgA/kgB