化工原理第十一章液液萃取和固液萃取

浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取1/12幻灯片1目录§11.1概述§11.2液液相平衡关系及相图第十一章液液萃取和固液萃取浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取2/12第十一章液液萃取和固液萃取§11.1概述1．什么是液液萃取？

利用液体混合物中各组分在外加溶剂中溶解度的差异而分离该混合物的操作，称为~。外加溶剂称为萃取剂。浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取3/12§11.1概述2．萃取流程：浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取4/12§11.1概述3．萃取剂的选择要求：

1、对溶质溶解性大

2、选择性好

3、B与S互溶度越小越好

4、萃取剂易于回收

5、萃取相与萃余相密度差异大浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取5/12§11.2液液相平衡关系及相图

一、

三角形相图及其应用浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取6/12杠杆§11.2液液相平衡关系及相图三角形相图的应用：R

E

REF

M

浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取7/12杠杆§11.2液液相平衡关系及相图思考：如何证明上述杠杆原理？物料衡算：浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取8/12B多S少S多B少+A+A1、B与S部分互溶时，相平衡关系的图形表示：§11.2液液相平衡关系及相图（1）

溶解度曲线、辅助线、共轭线

二、

萃取过程中的相平衡关系MRE浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取9/12§11.2液液相平衡关系及相图浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取10/12思考：若B与S互溶度变大，则两相区范围如何变化？若B与S完全不互溶，则在三角形相图中溶解度曲线如何画？分配曲线§11.2液液相平衡关系及相图浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取11/122、B与S完全不互溶时，相平衡关系的图形表示：

用分配曲线§11.2液液相平衡关系及相图§11.2液液相平衡关系及相图2、B与S部分互溶时，相平衡关系的解析表示：分配系数ki、选择性系数

浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取13/19幻灯片2目录§11.3分级萃取计算一、单级萃取的流程及计算二、多级错流萃取第十一章液液萃取和固液萃取浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取14/19§11.3分级萃取计算浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取15/19§11.3分级萃取计算理论级假定:

离开的两相Ri、Ei呈相平衡关系浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取16/19

确定点F、S（或S0）、点R或R

，点E，作联结线，找到点M，利用杠杆原理求各量。一、单级萃取的流程及计算（一）B、S部分互溶时2．解析法浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取18/19一、单级萃取的流程及计算最小萃取剂用量Smin最大萃取液浓度MM

M0y

Amax思考：最大萃取剂用量如何确定？浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取19/19一、单级萃取的流程及计算（二）B、S完全不互溶时浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取20/19一、单级萃取的流程及计算思考：若流程如图所示，逆流流动，则操作线又如何？浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取21/19单级萃取计算举例

例1

单级萃取采用纯溶剂进行单级萃取。已知料液组成xF=0.3(质量分率，下同)，选择性系数为6，在萃余相中，kA<1，溶解度曲线如图所示。试求：（1）

萃取液量与萃余液量的比值；（2）溶剂比S/F是最小溶剂比（S/F）min多少倍？（用线段表示）浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取22/19解：（1）萃取液量与萃余液量的比值单级萃取计算举例纯溶剂，xF=0.3，选择性系数为6，kA<1图解法：找到点F、E

、R

，然后应用杠杆原理求E

、R

的大小。E

R

浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取23/19解析法：解：（1）萃取液量与萃余液量的比值单级萃取计算举例浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取24/19解：（2）溶剂比S/F是最小溶剂比（S/F）min多少倍？（用线段表示）单级萃取计算举例纯溶剂，xF=0.3，选择性系数为6，kA<1浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取25/19二、多级错流萃取1、流程及特点

浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取26/19二、多级错流萃取2、

计算-----求级数N浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取27/19二、多级错流萃取（1）当B、S部分互溶时，图解法FM1R1E1浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取28/19二、多级错流萃取FM1R1E1M2R2E2浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取29/19二、多级错流萃取过点(Xi-1，0)，(Xi，Yi)过点(XF,0)，(X1,Y1)

(2)当B、S完全不互溶时，图解法浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取30/19多级错流萃取计算举例浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取31/19补充作业：用纯溶剂作单级萃取，已知萃取相中浓度比yA/yB=7/3，萃余相中浓度比xA/xB=1/4，原料液浓度xF=0.4，原料液量为100kg，操作条件下，分配系数kA>1，求：

（1）萃取液与萃余液的量；

（2）选择性系数

；浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取32/23幻灯片3目录

三、多级逆流萃取§11.4萃取设备§11.5固液萃取（浸取）第十一章液液萃取和固液萃取浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取33/23三、多级逆流萃取1．

流程及特点浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取34/23三、多级逆流萃取浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取35/23三、多级逆流萃取浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取36/23三、多级逆流萃取图解法求级数N的作图步骤：①确定点F、S、RN；②由F、S量的大小确定和点M，连结RN、M，并延长得点E1；E1RNM浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取37/23三、多级逆流萃取③连点F、E1

，RN、S，并延长得点

；注意，

可能在图的右侧，也可能在左侧，这与y1与xF的大小有关。④过E1作共轭线E1R1，连结R1

，交溶解度曲线于点E2；⑤过E2作共轭线E2R2，连结R2

，交溶解度曲线于点E3；如此反复，直至（指定）为止，共轭线的个数即为理论级数。R2E1R1E2RN浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取38/23三、多级逆流萃取浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取39/23三、多级逆流萃取浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取40/23三、多级逆流萃取浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取41/23三、多级逆流萃取浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取42/23三、多级逆流萃取（2）当B、S完全不互溶时解析法求级数N：浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取43/23解析法求级数N：浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取44/23解析法求级数N：浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取45/23三、多级逆流萃取作图法求级数N：作梯级

浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取46/23三、多级逆流萃取例3在多级逆流接触式萃取器中，每小时用40kg纯溶剂S对某A、B两组分混合液进行萃取分离。在操作条件下，B与S完全不互溶，以质量比表示的分配系数为1.5。已知稀释剂B的流量为30kg/h，原料液中A的质量比组成XF=0.3kgA/kgB，要求最终萃余相质量比XN=0.05kgA/kgB。试求：完成分离任务所需的理论级数。浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取47/23三、多级逆流萃取S=40kg/h纯溶剂，B与S完全不互溶，kA=YA/XA=1.5，B=30kg/h，XF=0.3kgA/kgB，XN=0.05kgA/kgB。试求：完成分离任务所需的理论级数。浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取48/23三、多级逆流萃取补充作业

拟设计一多级逆流接触萃取塔。在操作范围内所用的纯溶剂S与料液中稀释剂B完全不互溶；以质量比表示的分配系数为2。已知入塔顶F=100kg/h，其中含溶质A为0.2（质量分率），要求出塔底的萃余相中A的浓度降为0.02（质量分率）。试求：（1）最小的萃取剂用量Smin；（2）若实际采用的萃取剂量为60kg/h，则离开第二理论级的萃取相和萃余相的组成。浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取49/23液液传质的特点：

(1)液液两相密度差异小；

(2)液体表面张力较大，液滴易于合并而难于破裂；靠自身的重力来分散液滴往往不够，还常需外界提供能量以分散液滴，如加搅拌、振动脉冲等。

(3)易于产生返混现象，而使传质推动力下降。§11.4萃取设备浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取50/23§11.4萃取设备浙江大学本科生课程化工原理第十一章液液萃取和固液萃取51/23§11.5固液萃取（浸取）一、固液萃取与液液萃取相比特点：