大学课件-化工原理下册-萃取1

第8章萃取8.1概述:•目的:分离液-液混合物•依据:利用混合物中各组分在某一溶剂中的溶解度之间的差异使之分离。1．几个基本概念:(1)萃取剂(溶剂)：所用的溶剂。(2)溶质：原料液中易溶于溶剂的组分。(3)原溶剂：原料液中较难溶于溶剂的组分。2.萃取过程的简单流程:萃取过程的简单流程:•混合过程:F（A+B）及S充分接触,组分转移；•澄清过程:形成两相,由于密度差而分层。萃取相E,y——溶剂相中出现(S+A+B)萃余相R,x——原料液中出现溶剂(B+S+A)萃取相脱除溶剂得萃取液E′,y′萃余相脱除溶剂得萃余液R′,x′•脱除溶剂:在两分离塔中,脱除溶剂3.萃取后组成之间的变化:BABAxxyyAAxy结果,使组分得到一定程度的分离。4．对萃取剂的基本要求:(1)能选择性地溶解各组分,即对各组分具有不同的溶解度；(2)该溶剂与原溶剂能部分互溶或完全不溶,且混凝后部分互溶的液-液两相较易分层。5.应用范围:（1）液体混合物中各组分的相对挥发度接近1,采用精馏的办法不经济；（2）混合物蒸馏时形成恒沸物；（3）欲回收的物质为热敏性物料；（4）混合物中含有较多的轻组分,利用精馏的方法能耗较大；例:青霉素的生产；（5）提取稀溶液中有价值的物质。8.2液-液相平衡关系8.2.1三角形坐标及杠杆定律三元混合液的表示方法一、三角形坐标三组分用三角形坐标表示:等边三角形；直角三角形等；等腰直角三角形（常用）。习惯表示法：（1）各顶点表示纯组分（2）每条边上的点为两组分混合物（3）三角形内各点代表不同组成的三元混合物注意组成的归一性ix=1K点：xA=0.6xB=0.4P点：xA=0.3xB=0.2xS=0.5B1、表示方法组成的单位原则上可用任意单位常用质量分率表示二、杠杆定律质量分别为mR和mE的两种三元混合物,其组成分别为xA,xB,xs和yA,yB,ys,两者混合物M的质量为mM,其总组成如何?(zA,zB,zs)。物料衡算:mM=mR+mEsEsRsMAEARAMymxmzmymxmzm将方程整理成如下形式：SSSSAAAAREzyxzyzzxmm此式说明,三个组成点在一条直线上,即M点位于RE点的连接线上,且MERMmmRERMmMEmRE称为杠杆定律。在工程上常用图解法,即杠杆定律:ABSREMR点、E点的和点M对应组成为总组成。RMmMEmRE相反的问题,求差点,即从其混合液M中分出组分(xA,xB,xS)质量为mR的三元混合物,求剩余的组成yA,yB,yS,及质量mE。mE=mM-mRERMRmmME8.2.2三角形相图萃取相、萃余相的相平衡关系是萃取的基本问题。相平衡数据来自实验。讨论的前提:•A在B和S中可全溶；•B与S部分互溶或完全不溶(第一类物系)；•各组分不发生化学反应。一、溶解度曲线及平衡联结线1、相平衡数据的测定:加入的B、S适量,搅拌均匀,静止分层,得到互呈平衡的液-液两相(共轭相)，得到一组平衡数据。•再加入一定量A，搅拌均匀,静止分层,得到互呈平衡的液-液两相(共轭相)，得到另一组平衡数据……...(1)总组成点在两相区内；(2)能得到完整的平衡数据。ABSR0E0MR1E1R2E2EnRnK2、数据标绘及各区的状态（1）溶解度曲线:各平衡组成点连成一条曲线；（2）联结线:各对共轭相组成点之间的联线；（3）混溶点:曲线内为两相区,曲线外为单相区,曲线上的点称为混溶点；（4）临界混溶点(褶点):共轭相的组成相同,其位置和物系有关；（5）萃取相和萃余相:以原溶剂为主的相称为萃余相,以溶剂为主的相称为萃取相。3、几类物系的相图（1）部分互溶物系A、B，A、S完全互溶，而B、S部分互溶；（2）完全不互溶物系,A、B,A、S完全互溶,而B、S完全不互溶,共轭相中,一相S=0另一相B=0；（3）第二类物系(具有两对部分互溶物的物系，A、B完全互溶,A、S,B、S部分互溶)。4、温度、压力对相平衡的影响相律:3232FCCF（1）压力的影响压力的影响较小,可忽略；（2）温度的影响温度的影响敏感,温度升高，溶解度增大,两相区小,不利于萃取操作。二、辅助曲线问题：已知一相的组成，如何求取其它共轭相的组成？解决问题的办法：辅助曲线。使用辅助曲线，已知一相的组成可求得另一相的组成。8.2.3分配曲线及分配系数三元混合物系相平衡关系的另一种表示方法。1、分配曲线横座标：萃余相中溶质的组成纵坐标：萃取相中溶质的组成Rx1x2x3Ey1y2y3共轭相中的组成标绘如图共轭相组成转换到直角坐标中得到的曲线称为分配曲线（可由三角形相图转换）。xAyAy=xABSK第一类物系：平衡联结线倾斜方向不一致：第二类物系：REy=x2、分配系数A组分在两相中的分配系数AAAxyRAEAk相中的组成在溶质相中的组成在溶质yA=kAxAkA和温度有关，温度升高，kA下降；与浓度有关，溶质浓度升高，kA下降浓度较低时,kA可视为常数。原溶剂的分配系数BBBxykREABSkA1REABSkA=1REABSkA1联结线斜率对分配系数的影响对于完全不互溶物系,浓度常用比质量分数XY表示BAAmmXRSAAmmYEAAAXYk3、脱溶剂基分配曲线将R，E两相脱去溶剂S，得萃余液及萃取液。'''AAAxyky'Ax'Ay'A=x'AABSK作业：P2651、4