化工原理结晶、萃取教案

结晶 萃取结晶 萃取 1 结晶器 用于结晶操作的设备 结晶器的类型很多 按溶液获得过饱和 状态的方法可分蒸发结晶器和冷却结晶器 按流动方式可分母液循 环结晶器和晶浆 即母液和晶体的混合物 循环结晶器 按操作方 式可分连续结晶器和间歇结晶器 一种槽形容器 器壁设有夹套或 器内装有蛇管 用以加热或冷却槽内溶液 结晶槽可用作蒸发结 晶器或冷却结晶器 为提高晶体生产强度 可在槽内增设搅拌器 结晶槽可用于连续操作或间歇操作 间歇操作得到的晶体较大 但晶体易连成晶簇 夹带母液 影响产品纯度 这种结晶器结构 简单 生产强度较低 适用于小批量产品 如化学试剂和生化试 剂等 的生产 1 1 强制循环蒸发结晶器 一种晶浆循环式连续结晶器 图 1 操作时 料液自循环管 下部加入 与离开结晶室底部的晶浆混合后 由泵送往加热室 1 2DTB 型蒸发结晶器 即导流筒 挡板蒸发结晶器 也是一种晶浆循环式结晶器 1 3 奥斯陆型蒸发结晶器 又称为克里斯塔尔结晶器 一种母液循环式连续结晶器 2 萃取 液 液萃取又称溶剂萃取 是向液体混合物中加入适当溶剂 萃取剂 利用原混合物中各组分在溶剂中溶解度的差异 使溶 质组分 A 从原料液转换到溶剂 S 的过程 它是三十年代用于工业 生产的新的液体混合物分离技术 随着萃取应用领域的扩展 回 流萃取 双溶剂萃取 反应萃取 超临界萃取以及液膜分离技术 相继问世 使得萃取成为分离液体混合物很有生命力的单元操作 之一 蒸馏和萃取均属分离液体混合物的单元操作 对于一种具 体的混合物 要会经济合理化的选择适宜的分离方法 一般工业萃取过程分为如下三个基本阶段 1 1 混合过程 将一定量的溶剂加入到原料液中 采取措施使之 充分混合 以实现溶质由原料向溶剂的转移的过程 1 2 沉降分层 分离出萃取相与萃余相 1 3 脱出溶剂 获得萃取液与萃余液 回收的萃取剂循环使用 翠取过程可在逐级接触式或微分接触式设备中进行 可连续操作也 可分批进行 3 1 液 液萃取设备 和气 液传质过程类似 在液 液萃取过程中 要求在萃取设 备内能使两相密切接触并伴有较高程度的湍动 以实现两相之间的质 量传递 而后 又能较快地分离 但是 由于液液萃取中两相间的密度 差较小 实现两相的密切接触和快速分离 要比气液系统困难的多 为 了适应这种特点 出现了多种结构型式的萃取设备 目前 为了工业 所采用的各种类型设备已超过 30 种 而且还不断开发出新型萃取设 备 根据两相的接触方式 萃取设备可分为逐级接触式和微分接触式 两大类 根据有无外功输入 又可分为有外能量和无外能量两种 工 业上常用萃取设备的分类情况如下表 本接简要介绍一些典型的萃 取设备及其操作特性 3 2 混合 澄清槽 混合 澄清槽是最早使用 而且目前仍广泛用于工业生产的一种 典型逐级接触式萃取设备 它可单级操作 也可多级组合操作 每个 萃取级均包括混合槽和澄清槽两个主要部分 为了使不互溶液体中 的一相被分散成液滴而均匀分散到另一相中 以加大相际接触面积并 提高传质速率 混合槽中通常安装搅拌装置 也可用脉冲或喷射器来 实现两相的充分混合 澄清器的作用是将已接近于平衡状态的两液 相进行有效的分离 4 塔式萃取设备 习惯上 将高径比很大的萃取装置统称为塔式萃取设备 为了获得满 意的萃取效果 塔设备应具有分散装置 以提供两相混合和分离所采 用的措施不同 出现不同结构型式的萃取塔 4 1 填料萃取塔 用于萃取的填料塔与用于气 液传质过程的填料塔结构上基本相 同 即在塔体内支承板上充填一定高度的填料层 萃取操作时 连 续相充满整个塔中 分散相以液滴状通过连续相 5 萃取设备的选择 各种不同类型的萃取设备具有不同的特性 萃取过程中物系性质对操 作的影响错综复杂 对于具体的萃取过程选择适宜设备的原则是 首 先满足工艺条件和要求 然后进行经济核算 使设备费和操作费总和 趋于最低 萃取设备的选择 应考虑如下的因素 5 1 所需的理论级数 当所需的理论级数不大于 2 3 级时 各种萃取设备均可满足要求 当 所需的理论级数较多 如大于 4 5 级 时 可选用筛板塔 当所需的理 论级数再多 如 10 20 级 时 可选用有能量输入的设备 5 2 生产能力 当处理量较小时 可选用填料塔 脉冲塔 对于较大的生产能力 可选用筛板塔 转盘塔及混合 澄清槽 离心萃取器的处理能力也相 当大 5 5 其它 在选用设备时 还需考虑其它一些因素 如 能源供应状况 在缺电的 地区应尽可能选用依重力流动的设备 当厂房地面受到限制时 宜选 用塔式设备