化工原理 第十一章-液液萃取.ppt

1、第11章液体萃取(萃取)液体萃取，11.1概述液体-液体萃取(萃取):也称为溶剂萃取。目的：分离溶液-液体混合物。操作根据：利用混合物各组分在溶剂中溶解的差异。适用于一般萃取工作流程、溶剂去除、萃取工作基本要求的溶剂选择溶剂可选择性地溶解各组。也就是说，溶质具有明显的溶解能力，其他成分和原溶剂不能完全溶解或部分溶解。原料液和溶剂充分混合，分相形成的液体-液两种比较容易分层。脱溶剂获得溶质，回收溶剂。溶剂容易回收，价格便宜。提取的分类(1)根据组数分为：多元体系：原料液中有两种以上成分或溶剂的两种茄子不溶溶剂三元体系：原料液中含有两种茄子成分，溶剂根据单溶剂(2)进行化学反应分：物理提取：提取过

2、程中萃取剂和原料液中的相关成分不会引起化学反应化学反应，一般在以下情况下使用提取方法更有利：(1)原料液中各组之间的相对挥发度接近1或形成沸腾物质，不能用蒸馏方法分离或不经济。(2)原料液中需要分离的组分含量低，使挥发组难堪。采用蒸馏法时，要汽化大量稀释剂，能耗大。(3)原料液中需要分离的成分是热感性物质，蒸馏时容易发生分解、聚合或其他变化。(4)其他(如各种金属物质的分离、核工业材料的制造、环境污染管理等)。对于液体混合物，蒸馏或萃取分离主要取决于技术可行性和经济合理性。提取工作的应用节目、油液提取的应用1、在石油化工中的应用石油化工的发展，油液提取已广泛应用于分离各种有机物。柴油分裂和钚重

3、组引起的方向混合物的分离是一个重要的例子。牙齿混合物各组分的沸点很近，用一般的分离方法不经济。业界使用Udex、shell、Formex等萃取过程，分别用lintinol、teta甘油、N-甲基吡咯烷酮作为溶剂，从分解汽油的重整油中萃取方向角。对于难以分离的乙烯体系，各组间相对挥发度接近1，整流法不仅回流比大，塔板达300多个，运行成本很高。通过提取操作，可以使用HF-BF3作为提取剂，从C8馏分中分离二甲苯及其异构体。2，在生化和精细化工行业，生化药物制备过程中产生非常复杂的有机液体混合物。牙齿物质大部分是热敏性物质。选择适当的溶剂萃取，可以防止热损伤，提高有效物质的产率。例如，青霉素生产，

4、玉米发酵，含青霉素发酵液，乙酸丁酯作为溶剂，多次提取青霉素浓缩溶液。另外，对链霉素、复方新诺明等药物的生产也进行提取工作，会有很好的效果。在香精工业中，用正丙醇从亚硫酸纸浆废水中提取香兰素，在食品工业中，用TBP从发酵液中提取柠檬酸也被广泛使用。可以说，提取工作已在制药工业、精细化工中占有重要地位。3，湿法冶金中的应用是20世纪40年代以来核工业的发展，大量研究集中在铀、钍、钚等金属精炼上，萃取法几乎完全取代了传统的化学沉淀法。近20年来有色金属使用量激增，开采矿石中的品位逐年下降，萃取法在牙齿领域迅速发展。例如，用溶剂LIX63-65等钚萃取剂从铜的浸出液中萃取铜，是20世纪70年代以来湿法

5、液化金的重要成果之一。很多人认为，如果当前价格与铜相似或超过铜的有色金属(如钴、镍、锆等)，则应优先采用溶剂萃取法提取。有色金属冶炼已成为溶剂萃取应用的重要领域。两相接触方法，微接触，类接触，11.2液平衡关系11.2.1三角形坐标和杠杆定律11 . 2 . 1 . 1 . 1三角形坐标三元混合液表示：等边三角形，直角三角形(等腰直角三角形和等腰直角三角形各边的点是两种成分的混合物)。三角形内的每个点表示徐璐不同构成的三元混合物。A点：xA=1.0 K点：xA=0.6 xB=0.4 P点：xA=0.3 xB=0.3 xS=0.4，注意：配置的统一性(例如1.0，S，)S越多，P点移动到顶点S。

6、11.2.1.3三角相图的相平衡关系(温度特定)，1，共轭线和溶解度曲线，混合点：曲线内部是两相区域，曲线外部是单相区域，曲线上的点称为混合点。临界混合点(折痕点):共轭相配置相同，其位置与物界相关。萃取相和萃取相：将原溶剂为主的相称为萃取相，以溶剂为主的相称为萃取相。部分互溶计，a，b，a，s完全互溶，b，s部分互溶。三角相位图表、第二类系统(两对部分互溶的系统，A、B完全互溶，A、S、B、S部分互溶)、温度、压力对相对平衡的影响、压力的影响：压力的影响较小，可以忽略。相率：温度的影响：温度的影响敏感，温度升高，溶解度提高，两相区域小，对提取作业不利。2，在三角图中，尺寸界线的方法和应用节目

7、：R1E1、R2E2、R3E3连接都具有斜度，因此K点通常不是溶解度曲线顶点。辅助曲线方法：使用辅助曲线构造共轭，三角相图中尺寸界线的其他方法，11.2.1.4分布系数Ka，Y -质量分数或质量浓度(kg/m3) x -质量分数或质量浓度(联接线斜率大于0 kA 1，y x)，联接线，萃取分离效果影响因素，Em，11.2.3萃取剂的选择，1，选择，yA/yB萃取相A，B的组成对xA/xB萃取相A，B的构成比选择性系数，1的情况越大，萃取分离越有利。对于s和B部分互溶的系统，大小反映互溶度的大小。互溶度越小，提取越有利。2，影响分层的因素(萃取剂的物理特性)(1)密度(2)介面张力(3)粘度如果

8、S是挥发成分或由于溶质几乎不挥发，则用蒸发法分离，希望S的汽化潜热小。3，萃取剂的化学性质具有良好的化学稳定性，不易分解、聚合，需要充分的热稳定性和抗氧化稳定性，对设备的腐蚀性较小。5，其他萃取剂的价钱、来源、毒性、易燃性和爆炸性等蒸汽降低，减少汽化损失。6，温度对萃取剂性能的影响温升、溶解度增加，部分系统、温度变化、溶解性曲线的形状可能发生很大变化。甲基环戊烷(A)正己烷(B)苯胺(S)系统，T3 T2 T1，已知条件：所需原料液的吞吐量和组成(F，xF)，萃取剂的组成，系统的热平衡数据，萃取相(或萃取)，11.3.1单阶段萃取，11.3液-液萃取过程的计算，1，原溶剂和萃取剂部分互溶的系统

9、，材料平衡：以相同方式萃取液和萃取液的数量，单阶段萃取的使用最小和最大萃取剂，使用最大溶剂和最小溶剂，mS=mSmax，因此，当位于1时，溶剂用量为ms max。S，B萃取剂的使用，原料液的原溶剂量，kg(间断)Kg/s或kg/h(连续)。XF、X原料液、萃取相A的组成、质量比、kg(A)/kg(B)。y萃取上A的建构，(A)/(S)质量比，kg/kg。2，选择原溶剂和萃取剂在运行范围内不徐璐溶解的系统，11.3.2多级横流萃取，已知水系统的平衡关系数据，原料液的量F及其构成xF，最终萃取相构成X和萃取剂构成yS，萃取剂的使用S，寻找所需的理论水平N。1，萃取剂和原溶剂在运行范围内不徐璐溶解的

10、体系， 第9章(如果平衡线为Y=mX)，图形步骤和原理：D点几乎是F和E1，R1和E2，R2和E3RN和S，确定：D点方法，(12-18)，11.3.4连续接触回流提取，散布相： (，1，等级高程法，HETS=f(物理、浓度、流量、塔结构)，2，传导系数方程式，(12-19)，NA溶质A是萃取中徐璐向其他方向传递的速度，KG (A)y萃取相溶质组成，质量分数；Y*萃取相平衡萃取相溶质组成，质量分数；Ky是以萃取相容质浓度差为驱动力的总电导率系数。(12-20)，a单位塔式卷的介面面积，m2/m3；塔截面面积，m2；e萃取相流，kg/h，(1)提取常用质浓度低，两种溶剂不能徐璐溶解时，11.3.

11、5回流提取、双溶质提取、回流提取过程，目的：高浓度A的提取液，11.4萃取设备要求：提供适当的传导条件，使两相充分有效地接触，并伴随高水平湍流。分类：(1)将阶段接触浓度分为两相接触方式，显示阶段变化，未接触式浓度连续变化。(2)根据是否从外部输入机械能，划分重力流动设备、加上能量的设备。(3)根据设备结构特性和形状，将组件形式分为单级提取设备组合。塔式板塔，喷淋塔，填料塔。11.4.1混合净化罐，(1)结构，(3)填料萃取塔，特点：填料萃取塔结构简单，价格便宜，操作方便，等级效率低，工艺要求的理论等级低于3，吞吐量小，可以考虑采用。(4)转盘萃取塔，特点：结构简单，价格便宜，维修方便，操作弹

12、性大，流通量大，应用广。(5)混合填料塔，11.4.3离心萃取器，优点：吞吐量大，效率高，理论级多，结构小，占用面积小，得到了广泛应用。缺点：能耗高，结构复杂，设备和维护成本高。应用：适用于接触时间短、物流滞留量低、乳化容易分离的物界。11.5浸出和超临界萃取11.5.1萃取定义：是指应用有机溶剂或无机溶剂溶解固体原料的可溶性成分，分离溶质成分和不溶性固体的单元操作。固体-液体之间的萃取。n:溶解成分溶质固体不溶成分载体溶剂浸出液浸出液浸出液浸出液后固体和残余溶液残渣过程：(1)混合接触；(2)浸出液和残渣分离；(3)浸出液中溶质和溶剂的分离。应用：湿法冶金工业，油、糖等轻工，食品工业：用硫酸溶液从氧化铜矿中浸铜。动植物油的有机溶剂渗