串级萃取理论

1、 第三章串级萃取理论第一节研究的主要内容一、串级萃取确定下列变量1:萃取液的组成(有机相出口)2：萃余液的组成(水相出口)3：各种溶液的流量(VsVfVw)4：总级数(n十m)及进料级位置(nin)二、研究内容(P124)研究待分离的两种或两组物质在各级萃取器两相间的分布随工艺条件不同而变化的规律。找出产品纯度，收率与串级萃取条件之间的关系目的：确定最优串级萃取工艺。最优串级萃取工艺的两条标准：分离效果最好一产量最大一只耍满足(1)或(2)就可以称为最优工艺。第二节分f留萃取的基本关系式一、串级萃取理论的基本假设I、萃取体系的组分2、平均分离系数P萃取段的平均分离系数P洗涤段的平均分离系数3、

2、恒定混合萃取比体系4、恒定流比假设5、进料级物料组成假设假设水相(有机相)进料体系中，进料级水相(有机相)的易萃组分A和难萃组分B的白分含量与它们在料液中的白分含量相同或相近二、水相进料的基本关系式1、水相进料的物料分布IMf11nJn+m有机相AiA/AnAn+m有机相出口瓦BnBjBn+m陆MiMnMjMtt+m水相4A44洗液进口B,B,.BjBn+mMjM”2、物料平衡的基本关系式(1)整个分懈萃取的物料平衡关系式AfMF.Bf1nn+mMr=MM“=IQ/+/=1AF=An+m(2)萃取段的物料平衡关系式1nMn-L（3）洗涤段的物料平衡关系式3、纯度，收率，出口分数的关系式P班:水

3、相出口产品B的纯度PAll+tt:有机相出口产品A的纯度YB：水相出口产品B的收率YA：有机相出口产品A的收率fA?：有机相出口分数fBl水相出口分数严怦叫咯Pb,（MA.=1.0水相出口的金属量）A/i+mMn+mYA=Ari+mAn+mf*yPAn-inPAn-hnJaa（怖=i.o有机相出口的金屈量）=力r4、分离效果指标常用表示方法（a）01,（/B萃余分数（仞越大越好，加越小越好）（屛人（c）a,b纯化倍数1）纯化倍数(A)”卄|/(E)PAn+i/PBn+mPAit+nt/(I-PAit+m)fA/fB(A)f/(B)f=fA/fB物理意义:表示有机相出口产品中A与B的浓度之比，相

4、对于料液中A与B的浓度之比增加的倍数。（a决定有机相出口A的纯度和水相出口B的收率）b_(叭心人_%/弘=PJQ-%)(历昇(4片fJfAfH/fA物理意义：表示水相产品中B与A的浓度之比，相对丁料液中B与A的比值增加的倍数。（b决定水相出口中B的纯度和有机相出口中A的收率）2）分离效果指标之间的关系（1）0A,0B与a,b之间的关系 # (pB=邑BfA理=Bf二心理“cpABf/AfcpA(1)qA=l-(pB=n+mA-Bn+ml-(pA_A.n+m/Bn+m-cpBAf丨Bf-(pA-(pB(pA=a-ab-1(pB=ba-1)ab-1(6)(8) (2)YA、YB与a、b的关系(6)

5、(8) #(6)(8) #YB=(pB=b(a-1)ab-l(5)=b-YBb(l-YB)心卄-口二心岂ab-lab-l(7)“5a(lYA)(6)(8) #(6)(8) #PAn+m1与a、b的关系(6)(8) #(6)(8) #/(I一PAn+m)fA/fBPA/?+/?(9)afA/(7JfB/fA=bfn(10)ab计算小结(6)(8) #(6)(8) 1)耍求A、B纯度较高时,k_pB/g-pBl)ab-l确定PA+m,PBl,求YA、YB与a、bPAn+m/(lPAn+m)gfA/fBYA=ab-lb-YBa=b(l-YB)办+0a比|o(l-九)afA2)对水相产品KB,仇有要求

6、，求YA,PA,a,bbPbl/(I_PbJfB/fAab-l对有机相产品YA,PA有要求，求YB,Pbla,bPAn+m/(IPAn+m)a(lYA)fA/fBa= YA了aYB,Pbl确定后求AMF-PAn+,nPAn+m-叽bfBbfpfMF-YB_fB-YBBMfP班 # #5、回萃比公式Js=-lEMS=JsMW=S-Mn+mMF级数1nN+mMMsW+MFS+MS/M】+l # #6、回洗比公式川JMti+t砂丄=“I】WWJwJw=-EAT1W=Jw-Mn+mS=M卄”+W # 7、水相进料的物料平衡关系式W+l=g+QS=W+fAlfB1+fA=1优化串级萃取工艺的设计步骤工艺

7、设计任务：已知0,0,九，九，规定分离指标（1）确定工艺参数：EM,EMS,W（2）计算工艺条件：n9m9Vs9VF,Vw一、确定萃取体系，测定平均分离系数0,/T二、分析原料组成，计算fAJH;确定分离指标，计算纯化倍数a,b1、根据原料组成，确定分离切割线位置，确定A和B,即确定九，九根据市场需求，确定产品分离指标若A为主耍产品，则规定孔”+,”,乙=a,b,P也儿若B为主耍产品，则规定P也儿=上,可“+,“,乙规定两头产品纯度兀”知/趴=a,b,/儿3计算/,/力丄严，/=!-/1An+m三、确定最优萃取比（EM,MT）,萃取量（F）和洗涤量（W）1、用最优萃取比方程，确定EM,EMS,

8、W2、用极值公式确定EM,EMS,W（1）水相进料时（MF=1.0）,满足以下公式（酗）皿vEMvl.O（EM）一（人+九）（/一PG心0.几七（0.九+九）lvEMY（册）昨（酗九严一尸业、%*0九+九当A、B均为高纯产品时，则满足l.OEM(EM)_也+纟01EWG）吨=（口少严（就几=；丁=右+A-1w(W)=(5)_-卄(5)_-A=-P_取卅。w-sr+加吋,EM一W（2）有机相进料时（Mf=10）,满足以下公式0几-PlEM1()mn（酗冶心一SJ）.=S）M严（.f汁丄1一（酗）屈九（0_1）I丿迥I沁】I丿迥几“1-1P_1sS+1aS=r-T(O/:l),W=S+fH=S+-

9、f/EM=-,EM-=(3)最优串级萃取工艺的确定R=S*(ii+iD)四、级数nni的确定1、萃取段的级数=船+2沁怎PAn:进料级水相中A的含量水相进料:PAn=fAPAn有机进料:Pah=%d纯度平衡线方程）PA*：萃取段纯度平衡线与操作线的交点 # #“I+(1EM)PA+“I：+（1一則冋,4(1-EM)PAl0-1 #当心很高，比很小时）2、洗涤段的级数冲=葩+2.303览聖二邑jlg（0/EM）P-PsnPb”：进料级佝机相中B组分的含量有机进料：Psn=fH水相进料：0-(0-1心0-(0-1)九（纯度平衡线方程） # #沿:洗涤段纯度平衡线与操作线的交点 20MAT-107+1-P?n+rn+EW/r/册-1(当瓦”鼻艮高屁知很小时)五、流比的确定VS：有机相体积nil/niinVF：料液体积iiil/min(M)有机相中稀土浓度，mol/I(M:料液中稀土浓度，mol/Vw：洗液体积nilhimCH洗液的酸浓度，molII(A/汗Vs=9Vw=(M),WC“+ # #12-nnn+l-n+mn+mMVFJ(My=l0)JYw若是有机相进料若是水相进料,(M)产(M)”*”=(M)”+|=(Mh一”=IL年理氧化稀土30