萃取过程的计算

2
E3 y 3
E
Rn1
n
xn 1
Rn xn
yn
n
S yS
多级逆流萃取流程示意图
二、多级逆流萃取的计算
1. B与 S部分互溶物系 已知： 原料量 F 原料组成 xF 萃取剂用量 S 萃取剂组成 ys 规定： 最终萃余相组成 xn
计算： 萃取级数 n
三角形相图图解法
二、多级逆流萃取的计算
物料衡算关系
一、多级错流萃取的流程
多级错流萃取操作的特点
原料液从第 1 级加入
每一级均加入新鲜萃取剂 前一级的萃余相为后一级的原料液
每级为新萃取剂，传质推动力大，溶剂用量大
一般为间歇操作，生产能力小
S1
S2
R1 x1
Sn
xF
F
1
E 1 y1
2
E2 y 2
R2 x2

Rn1
xn 1
En
二、多级逆流萃取的计算
整理得
B B Yi 1 X i (Y1 X F ) S S
斜率 操作线方程 过点
B S
( X F , Y1 )
( X n , YS )
Y1
1 2
J
3
YS
4
D Xn XF
斜率
B/S
x n计算 ≤ x n规定
n=4
多级逆流萃取直角坐标图图解计算
二、多级逆流萃取的计算
用质量比 计算方便
XF —原料液中组分A的质量比，kgA / kgB YE —萃取相中组分A的质量比，kgA / kgS XR —萃余相中组分A的质量比，kgA / kgB YS —萃取剂中组分A的质量比，kgA / kgS
二、B 与 S不互溶物系
对溶质 A质量衡算
BX F SYS SYE BX R
一、多级逆流萃取的流程
多级逆流萃取操作的特点
原料液从第 1 级加入 萃取剂从第 n 级加入 前一级的萃余相为后一级的原料液 后一级的萃取相为前一级的萃取剂 萃取剂循环使用，传质推动力大，溶剂用量小 连续操作，生产能力大
F xF
E 1 y1
R1 x 1
R2 x 2
1
E2 y 2
二、多级错流萃取的计算
整理得
X F - (YS /K) 1 n ln[ ] ln(1 A m ) X n - (YS /K)
多级错流 萃取级数
计算内容 由 xn 由n 由 n 、x n 级数 n 组成 xn 溶剂用量 S
多级错流萃取算图
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第十章 液-液萃取和液-固浸取
10.3 液-液萃取过程的计算 10.3.1 单级萃取的计算 10.3.2 多级错流萃取的计算 10.3.3 多级逆流萃取的计算
整理得
B Y1 YS ( X 1 X F ) S
二、多级错流萃取的计算
第 n 级作溶质 A的质量衡算
B Yn YS ( X n X n 1 ) S
斜率 操作线方程 过点 直角坐标图图解法
B S
( X n1 , YS )
Y1 Y2 Y3 N X3 X2 M X1 斜率 –B/S
4.3 萃取过程的计算
4.3.1 单级萃取的计算 4.3.2 多级错流接触萃取的流程和计算 4.3.1 多级逆流接触萃取的流程和计算
一、B 与 S 部分互溶物系
已知：原料量 F 、原料组成 xF 溶剂组成 yS 规定：萃余相组成 xR 计算：萃取剂量 S 萃取相量 E 、组成 yE 萃余相量 R 萃取液量 E 、组成 y E 萃余液量 R 、组成 x R
(2) 解析法 设平衡关系为 Y KX 类似于逆流吸收
* 1 1 Y1 Y 2 1 NT ln[(1 ) ] * ln A A Y2 Y2 A
( X n ) Y2
(B ) V
S (S ) X 2 (Y )
S
1 1 X F YS / K 1 n ln[(1 ) ] ln Am Am X n YS / K Am

F E1 Rn S F E1 R1 E2
R1 E2 R 2 E3 Rn1 En R n S
F E1 R1 E2 R2 E3 Rn S
净流量差 操作点
n=4
E1
x n计算 ≤ x n规定
xF
F
R1 R2 R3
二、多级错流萃取的计算
令
…
S S ( X F YS ) YS B 对第二级 X 2 B (1 Am ) 2 1 Am
S X F YS B X1 1 Am
Am KS B
萃 取 因 子
对第 n 级
S S S ( X F YS ) YS YS B B Xn B (1 Am ) n (1 Am ) n 1 (1 Am )
n
Rn xn
yn
多级错流萃取流程示意图 多级错流萃取的总溶剂用量为各级溶剂用量 之和，当各级溶剂用量相等时，达到一定的分离 程度所需的总溶剂用量最少。
二、多级错流萃取的计算
1. B与 S部分互溶物系 已知： 原料量 F 原料组成 xF 各级萃取剂用量 Si 规定： 最终萃余相组成 xn 计算： 萃取级数 n 三角形相图图解法
F
E1
M
△ 在无穷远处
Rn
溶剂比的影响 S / F 为某数值
二、多级逆流萃取的计算
2. B与 S不互溶物系的计算 (1) 直角坐标图图解法 在第 1 级至第 i 级之间进行质量衡算
B XF
S Y1
B X1
1
S Y2
B X i 1
S Yi i
B Xi
S Yi 1
BX F SYi 1 BX i SY1
Smin S Smax
第十章 液-液萃取和液-固浸取
10.1 萃取过程概述 10.2 液-液相平衡关系 10.3 液-液萃取过程的计算 10.3.1 单级萃取的计算
一、B 与 S 部分互溶物系
二、B 与 S不互溶物系
若 B与 S 完全不互溶
萃取相中不含 B，S 的量不变
萃余相中不含 S ，B 的量不变
M
E2 E3 E4

Rn
xn 多级逆流萃取三角形相图图解计算
F S E1 Rn M
F E1 R1 E2 R2 E3 Rn S
E1
F
M
△ 在 左 侧
Rn
溶剂比的影响 S / F 较小
F
E1
M
Rn
溶剂比的影响 S / F 较大
△ 在 右 侧
XF
最小溶剂用量
max B S min
S min B max
Y1* YS max XF Xn
练 习 题 目
思考题 1. 单级萃取如何进行计算？ 2.多级错流萃取有何特点，其级数如何计算？ 3.多级逆流萃取有何特点，其级数如何计算？ 作业题: 3、4、5
(B ) V ( X ) Y1
F
S (S ) X 1 (Y1 )
萃取因 子
二、多级逆流萃取的计算
(3)适宜溶剂量的确定 处理量F 一定
S
～ S/F ～ n
设备费 操作费
根据工程经验
S = (1.1 ~ 2.0)S min
适宜溶剂用量
Y1 Y1
Y1
max
YS Xn
B/S
( B / S )
E
yE
xF
F
yE
E M 纯溶剂
xR
xR
R R
单级萃取图解
一、B 与 S 部分互溶物系
M F S RE
MF S = F× MS
EM RM RE
R M E
E F R F R E
R F E
S max FH F HS
Smin
FG F GS
B YE－YS － ( X R－X F ) S B 斜率 操作线 S 方程 过点 ( X F , YS )
直角坐标图图解法
B
S
XF
E R
YS
S
YE
B XR
YE
斜率 –B/S
YS
XR
单级萃取图解计算
XF
E S SYE S (1 YE ) R B BX R B(1 X R )
F
xF
R1
M1 M2 R2 R3 M3
E1 E2 E3
多级错流萃 取三角形相 图图解计算
x n计算 ≤ x n规定
n=3
S1 S2 S3
二、多级错流萃取的计算
2. B与 S不互溶物系 (1) 直角坐标图解法 设S S1 S2 Sn 第 1 级作溶质 A的质量衡算
BX F SYS BX1 SY1
YS
L XF
x n计算 ≤ x n规定
n=3
多级错流萃取直角坐标图图解计算
二、多级错流萃取的计算
(2) 解析法 设平衡关系为
Y KX
Y1 KX 1
第一级的相平衡关系为 由操作线方程 联立得
B Y1 YS ( X 1 X F ) S
S X F YS B X1 KS 1 B