化工原理实验—萃取
化工原理第五章 萃取
图 连结线斜率的变化
二.相平衡关系在三角形相图上的表示方法
1.溶解度曲线与联接线 一定温度下，测定体 系的溶解度曲线时，实验 测出的联结线的条数（即 共轭相的对数）总是有限 的，此时为了得到任何已 知平衡液相的共轭相的数 据，常借助辅助曲线（亦 称共轭曲线） 。
图 辅助曲线
2.辅助曲线和临界混溶点
第二节
液液相平衡
一. 三角形坐标图及杠杆规则 1.三角形坐标图 等边三角形 等腰直角三角形 不等腰直角三角形
一般而言，在萃取过程中很少遇到恒摩尔流的简化情况， 故在三角形坐标图中混合物的组成常用质量分数表示。 习惯 上，在三角形坐标图中，AB边以A的质量分率作为标度，BS 边以B的质量分率作为标度，SA边以S的质量分率作为标度。 三角形坐标图的每个顶点分别代表一个纯组分，即顶点A表示 纯溶质A，顶点B表示纯原溶剂（稀释剂）B，顶点S表示纯萃 取剂S。 三角形坐标图三条边上的任一点代表一个二元混合 物系，第三组分的组成为零。例如AB边上的E点，表示由A、 B组成的二元混合物系，由图可读得：A的组成为0.40，则B 的组成为（1.0-0.40）= 0.60，S的组成为零。
3. 分配系数和分配曲线
（1）分配系数 一定温度下，某组分在互相平衡的 E 相与 R 相中的组成之比称为该组分的分配系数，以 yA k表示，即溶质A
kA
yB 原溶剂B k B xB
xA
式中 yA、yB ——萃取相E中组分A、B的质量分数； xA、xB——萃余相R中组分A、B的质量分数。
分配系数kA表达了溶质在两个平衡液相中的分
第五章
▲ 第一节 概述
萃取
▲ 第二节 液液相平衡 ▲ 第三节 萃取分离效果及主要影响因数
▲ 第四节 萃取过程的计算
化工原理-萃取11
4.4.1 理论级当量高度法
萃取段的有效高度h h=n×(HETS)
n—理论级数;反映萃取的难易或过程要求达到的 分离要求。 HETS- 塔内相当于一个理论级分离能力的高度 称为理论级当量高度。大小由物系性质、操作条 件、设备型式决定，可由实验获得。反映塔的效 率。
4.4.1.1传质单元数法：
B与S完全不互溶，溶质组成较稀
HOR——萃余相总传质单元高度 NOR——萃余相总传质单元数。
4.4.2 常用萃取设备简介 混台—澄清槽
混合—澄清榴有以下优点
(1)处理量大，传质效率高，一般单级效率 在80％以上； (2)结构简单，容易放大和操作；
(3)两相流量比范围大，运转稳定可调，易 于开、停工；对物系适应性好，对含有少 量悬浮固体的韧料也能处理； (4)易实现多级连续操作，便于调节级数。
轻相从筛板下横向流过，从升液管 进入上一层板。而重相在重力作用下分 散成细小液滴，在轻相层中沉降，进行 传质。穿过轻相层的重相液涡开始合并、 凝聚，聚集下层筛板。通过多次分散和 凝聚实现两相分离，其过程和轻相是分 散相完全类似。
(3)填料萃取塔
填料萃取塔结构简单， 造价低廉，操作方便， 适合于处理腐蚀性料 液，尽管传质效率较 低，在工业上仍有一 定应用。一般在工艺 要求的理论级小于3， 处理量较小时、可考 虑采用填料萃取塔
4.3.2 Ｂ与Ｓ不溶
对全过程作溶质的物料衡算
4.3.３溶剂比（Ｓ／Ｆ）和萃取剂最小用量
当Ｓ／Ｆ小到 Ｓmin时，某 一操作线与联 接线重合，操 作线与分配线 相交或相切， 所用理论级数 为无穷多
4.4 微分接触式逆流萃取的计算
微分接触式逆流萃取操作是萃取相和萃 余相逆流微分接触，通常在塔式设备(如 喷洒塔、脉冲筛板塔等)中进行，其流程 如图所示。重相(如原料液)从塔顶进入塔 中，从上向下沉动，与自下向上流动的 轻相(如萃取剂)逆流连续接触，进行传质， 萃取结束后，两相分别在塔顶、塔底分 离，最终的萃取相从塔顶流出，最终的 萃余相从塔底流出。
化工原理实验~萃取实验
化工原理实验实验名称：萃取实验 实验目的：1、 了解转盘萃取塔德结构和特点。
2、 掌握液——液萃取塔德操作3、 掌握传质单元高度的测定方法，并分析外加能量对液液萃取塔传质单元高度和通量的影响。
实验原理：萃取是利用原料液中各组分在两个液相中的溶解度不同而使原料液混合物得以分离。
将一定量萃取剂加入原料液中，然后加以搅拌使原料液与萃取剂充分混合，溶质通过相界面由原料液向萃取剂中扩散，所以萃取操作与精馏、吸收等过程一样，也属于两相间的传质过程。
与精馏，吸收过程类似，由于过程的复杂性，萃取过程也被分解为理论级和级效率；或传质单元数和传质单元高度，对于转盘塔，振动塔这类微分接触的萃取塔，一般采用传质单元数和传质单元高度来处理。
传质单元数表示过程分离难易的程度。
对于稀溶液，传质单元数可近似用下式表示： ⎰-=12*x x OR xx dxN 式中，OR N ——萃余相为基准的总传质单元数X ——萃余相中的溶质的浓度，以质量分率表示*x ——与相应萃取浓度成平衡的萃余相中溶质的浓度，以质量分率表示 1x 、2x ——分别表示两相进塔和出塔的萃余相浓度 传质单元高度表示设备传质性能的好坏，可由下式表示： OROR N HH =Ω=OR x H L a K式中，OR H ——以萃余相为基准的传质单元高度，m H ——萃取塔的有效接触高度，ma x K ——萃余相为基准的总传质系数，kg/(x h m ∆⋅⋅3)L ——萃余相的质量流量，kg/h Ω——塔的截面积，2m已知塔高度H 和传质单元数OR N 可由上式取得OR H 的数值。
OR H 反映萃取设备传质性能的好坏，OR H 越大，设备效率越低。
影响萃取设备传质性能OR H 的因素很多，主要有设备结构因素，两相物质性因素，操作因素以及外加能量的形式和大小。
1、萃取塔2、轻相料液罐3、轻相采出罐4、水相贮罐5、轻相泵6、水泵图1 转盘萃取塔流程本实验以水为萃取剂，从煤油中萃取苯甲酸。
化工原理第四章-萃取
4.1.3 分配系数和分配曲线
（2）分配曲线
由相律可知，温度、压力一定时，三组分体系两液相呈平
衡时，自由度为1。故只要已知任一平衡液相中的任一组分的组
成，则其它组分的组成及其共轭相的组成就为确定值。换言之，
温度、压力一定时，溶质在两平衡液相间的平衡关系可表示为
yA f (xA)
（4-5）
x A ——萃取相E中组分A的质量分数；
y A——萃余相R中组分A的质量分数。
此即分配曲线的数学表达式。
4.1.3 分配系数和分配曲线
图4-7 有一对组分部分互溶时的分配曲线
4.1.3 分配系数和分配曲线
如图4-7所示，若以为 x横A 坐标，以 y为A 纵坐标，则可
在 x ~ y直角坐标图上得到表示这一对共轭相组成的点N。每一对 共轭相可得一个点，将这些点联结起来即可得到曲线ONP，称为 分配曲线。曲线上的P点即为临界混溶点。分配曲线表达了溶质A 在互成平衡的E相与R相中的分配关系。若已知某液相组成，则可 由分配曲线求出其共轭相的组成。 若在分层区内y均大于x，即分
图4-6 辅助曲线
4.1.2 三角形相图
辅助曲线与溶解度曲线的交点为P，显然通过P点的联结线无 限短，即该点所代表的平衡液相无共轭相，相当于该系统的临界 状态，故称点P为临界混溶点。P点将溶解度曲线分为两部分：靠 原溶剂B一侧为萃余相部分，靠溶剂S一侧为萃取相部分。由于联 结线通常都有一定的斜率，因而临界混溶点一般并不在溶解度曲 线的顶点。临界混溶点由实验测得，但仅当已知的联结线很短即 共轭相接近临界混溶点时，才可用外延辅助曲线的方法确定临界 混溶点。
成的增大而降低。一定温度下，仅当溶质组成范围变化不大时，kA 值才 可视为常数。对于萃取剂S与原溶剂B互不相溶的物系，溶质在两液相中
化工原理第七章萃取
4.2 三元体系的液—液相平衡
4.2.1组成在三角形相图中的表示方法 组分浓度常用质量分率表示，有时也用体 积分率或摩尔分率。
化工原理第七பைடு நூலகம்萃取
①各顶点表示纯组分（A、 B、S）；
②任一边上的点表示相 关二元混合物；
习惯上， AB边以A的质量分率作 为标度， BS边以B的质量分率作 为标度， SA边以S的质量分率作 为标度。
化工原理第七章萃取
2. 辅助曲线与临界 混溶点 ① 有限个共轭组成
得到的联结线可按 一定方法作出辅助 曲线； ② 临界混溶点P：过该 点的联结线无限短， 处于分相的临界点。 不一定是顶点（因为
联结线有一定斜率）； ③ 临界混溶点需实测， 一般不能外推。
化工原理第七章萃取
3、分配系数和分配曲线 1）分配系数：一定温度下，在平衡的两相 中，某组分在E相与R相中的组成之比称为该 组分的分配系数，以k表示：
化工原理第七章萃取
③三角形内的点代表三 元混合物。 M点的组成： 过M点做BS的平行线， 得ED，则BE（SD）为 含有的溶质A； 过M点做AS的平行线， 得HG，则AH（SG）为 含有的稀释剂B； 过M点做AB的平行线， 得KF，则AK（BF）为 化工原含理第七有章萃的取 萃取剂S。
4.2.2液——液相平衡关系
化工原理第七章萃取
1. 溶解度曲线和联结线 设溶质A可完全溶于B 及S，但B与S部分互溶。
相平衡数据测定：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)，得到一 组平衡数据。
化工原理第七章萃取
在总组成为F的二元混 合液中加入一定量 A(B、S的质量比不 变)，三元混合液的组成 点将沿AF线变化；
化工原理(天大版)---(下册)第四章 萃取
选择性系数与kA、kB有关。 kA越大， kB越小，就越大， 说明：
A、B的分离也就越容易 凡是影响kA、kB的因素都影响（温度、组成） 若 =1，则萃取相和萃余相在脱除溶剂S后将具有相同的 组成，并且等于原料液的组成，故没有分离能力 萃取剂的选择性越高，对A的溶解能力就大，则一定的分离 任务，可越少萃取剂用量，降低回收溶剂操作的能耗，并且 可获得高纯度的产品A 当组分B、S完全不互溶时，则选择性系数趋于无穷大，这 是最理想的情况。
MF FN F ( xF xM ) (4 7) SF F xM y S MS NB
R'
B
（b）
S
EM
M ( xM x R ) 其中yE、xM、xR 由相图读出 y E xR R) 把4-6、4-7代入4-9得： E F ( xF x 其中xF、x' 'R、y''E由相图读出 y E x R R F E
表达了溶质在两个平衡液相中的分配关系。 A值愈大，萃取分离的效果 愈好 A值与联结线的斜率有关 不同的物系具有不同的分配系数 A值 同一物系， A值随温度和组成而变。 一定温度下，仅当溶质组成范围变化不大时， A值才可视为常数 Y KX 式中：Y——萃取相E中溶质A的质量比组成；
X ——萃余相R中溶质A的质量比组成； K——以质量比表示相组成时的分配系数
4.2.2 液-液相平衡关系
3、分配系数和分配曲线
分配曲线：若以xA为横坐标，以yA为纵坐标，则可在x-y直角坐标图上得到
表示互成平衡的一对共轭相组成的点N。将这些点联结起来即可得到曲线 ONP，称为分配曲线
曲线上的P点即为临界混溶点。 分配曲线表达了溶质A在互成平衡的E相与R相中的分配关系。若已知某液相组成， 则可由分配曲线求出其共轭相的组成。 若在分层区内y均大于x，即分配系数 A ＞1，则分配曲线位于y=x直线的上方，反 之则位于y=x直线的下方。 若随着溶质A组成的变化，联结线倾斜的方向发生改变，则分配曲线将与对角线出 现交点，这种物系称为等溶度体系
化工原理下册萃取-本科
两相区
0.8 0.2 S
M
0.6
临界混溶点 P（Plait point）
两个共轭相组成相同时的混 溶点——临界混溶点 P。 P 点将溶解度曲线分为萃取 相区域与萃余相区域。一般 临界混溶点并不是溶解度曲 线的最高点，其准确位置的 实验测定也很困难。
A
P
B
R1 R
M1 d
E1 E S
通常联结线不互相平行，其斜率随混合液的组成而异，一般是按 同一方向缓慢地改变。 有些物系在不同浓度范围内联结线斜率方向不同，如吡啶－氯苯 －水体系。
b. 多级错流萃取
料液 Feed 萃取剂 Solvent
1
萃取相 Extract
2
3
N
萃余相 Raffinate
原料液依次通过各级，新鲜溶剂则分别加入各级的混合槽中，萃 取相和最后一级的萃余相分别进入溶剂回收设备，回收溶剂后的 萃取相称为萃取液（用E’表示），回收溶剂后的萃余相称为萃余 液（用R’表示）。 特点：萃取率比较高，但萃取剂用量较大，溶剂回收处理量大， 能耗较大。
c. 多级逆流萃取
料液 Feed 萃余相 Raffinate
1
萃取相 Extract
2
3
N
萃取剂 Solvent
原料液和萃取剂依次按反方向通过各级，最终萃取相从加 料一端排出，并引入溶剂回收设备中，最终萃余相从加入 萃取剂的一端排出，引入溶剂回收设备中。 特点：可用较少的萃取剂获得比较高的萃取率，工业上广 泛采用。
第四章 液-液萃取 Extraction
0、概述
（1）液-液萃取的基本原理 （2）液-液萃取过程的分类 （3）液-液萃取的应用 （4）萃取操作的基本流程 （5）萃取操作的适用范围
化工原理第十三章-萃取
恒温条件下，在实验瓶中加入 A
恰当的B与S，使混合物的浓度
位于RE之间（d点），滴加少许
溶质A至 M1 点，充分混合后静 置分层，取两相试样分析，得
共轭相 E1 和 R1 的组成，联结
R1E1 线即为平衡联结线。
B R1
M1
E1
S
R
d
E
连接所有的E、R点即得溶解度曲线。
液-液相平衡
溶解度曲线将三角形相图分成两个区域，该曲线与底边 所围的区域为分层区域或两相区，曲线以外是均相区。
自由度
f N 2 32 2 3
T、P 一定时，互成平衡的两相组成的自由度为1。
液-液相平衡
溶解度曲线与平衡联结线 恒温条件下，在有纯组分B的
实验瓶中逐渐滴加溶剂 S 并不断摇动使其溶解，由于B、 S 仅部分互溶，S 滴加到一定数量后，混合液开始发生混 浊，即出现了溶剂相，得到的浓度即 S 在 B 中的饱和溶 解度（图中 R 点）。用类似的方法可得 E 点。
Ａ组分在萃取相中的浓度 kA Ａ组分在萃余相中的浓度
yA xA
kB
yB xB
分配系数一般不为常数，其值随浓度而异。 在 A 浓度变化不大和恒温条件下，kA 可视为常数 （平衡常数 m），其值由实验测得。
注意：kA 只反映 S 对 A 的溶解能力，不反映 A、B 的 分离程度。
液-液相平衡
液液平衡给出以下两种关系：
工业萃取过程
需解决的问题：
稀醋酸，A+B S+B
1. 选择一合适的萃 取剂；
2. 提供优良的萃取 设备；
恒
萃
沸 分层器
取
精
塔
萃取相，馏 S+A(B) 塔
《化工原理》第九章 萃取.
第一节 液-液萃取的基本原理
图9－1 组成在三角形相图上的表示方法
第一节 液-液萃取的基本原理
此外，M点的组成也可由ME线段读出萃取剂S的含量， MF线段读出溶质A的含量，原溶剂B的含量不直接从图上读 出，而是可方便地计算出，即：B=100-(S+A)。
直角等腰三角形可用普通直角坐标纸绘制。有时，也 采用不等腰直角三角形表示相组成，只有在各线密集不便 于绘制时，可根据需要将某直角边适当放大，使所标绘的 曲线展开，以方便使用。
第一节 液-液萃取的基本原理
1．三组分系统组成的表示法
液-液萃取过程也是以相际的平衡为极限。三组分系 统的相平衡关系常用三角形坐标图来表示。混合液的组成 以在等腰直角三角形坐标图上表示最方便，因此萃取计算 中常采用等腰直角三角形坐标图。
在图9-1中，三角形的三个顶点分别表示纯组分。习 惯上以顶点A表示溶质，顶点B表示原溶剂，顶点S表示萃 取剂。三角形任何一个边上的任一点代表一个二元混合物， 如AB边上的H点代表由A和B两组分组成的混合液，其中A的 质量分数为0.7，B为0.3。三角形内任一点代表一个三元 混合物，如图M中的点，过M点分别作三个边的平行线ED、 HG与KF，其中A的质量分数以线段MF表示, B的以线段MK表 示，S的以线段ME表示。由图可读得：WA =0.4，WE=0.3， WS=0.3。可见三个组分的质量分数之和等于1。
（3）萃取剂回收的难易与经济性 萃取剂通常需要回 收后循环使用，萃取剂回收的难易直接影响萃取的操作费 用。回收萃取剂所用的方法主要是蒸馏。若被萃取的溶质 是不挥发的，而物系中各组分的热稳定性又较好，可采用 蒸发操作回收萃取剂。
在一般萃取操作中，回收萃取剂往往是费用最多的环 节，有时某种萃取剂具有许多良好的性能，仅由于回收困 难而不能选用。
化工原理实验-萃取
S
4
5
xC xD
1
F xF
1 加料磁力泵
2 水槽
3 煤油槽
4 转子流量计
5 振动筛板塔
6 振动泵
5 实验操作要点
（1) 首先开启连续相（水）的转子流量计（阀门）向塔中灌水，待萃取塔灌 满水后，再开启分散相（煤油）的转子流量计，并按照相比1∶1的要求将 两相的流量计读数调节至适当刻度。建议的连续相流量为4L/h； (2) 启动直流电机，在直流电压30-90伏的范围内适当分布实验点； (3) 待分散相在塔顶分层段凝聚一定厚度的液体后，通过连续相的出口“Π” 形管，将两相界面调节至适当高度； (4) 在某一直流电压（即振动频率）下，待系统稳定约20分钟左右，取样分 析x1和x2； (5) 在振动塔的振动频率和振幅一定时，若增大两相流量，塔内分散相的滞留 量也随之增大，液泛时滞留量可达到最大值。此时可观察到分散相不断合并， 最终导致转相，在塔底（或塔顶）出现第二界面。建议在实验数据测定结束后， 通过实验观察这一现象
振动筛板塔的外加能量以 a
f 为标志。当振幅 a 一定
时，振动频率 f 由外加电压 v 的大小所决定。 在一定的 F : S下（如 4 ：4 体积流量刻度值。数据处理 时须换算为重量流率之比），研究外加能量 v 对 响, 实验中做四、五个点。 的影
各套实验装置经验操作数据见后页。
HOR
设备号 1 2 3 4 5 6 7 8
N煤油 （N V ) NaOH V煤油 （ 25ml)
N煤油 M 苯钾酸 ( 122) G% 煤油 ( 800)
4. 数据处理 （1）用重量百分数和重量 流率进行计算。（K = 2.2)
水 K=2.2
萃取(化工原理)
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踏实肯干，努力奋斗。2020年10月21日下午4时17分 20.10.2120.10.21
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追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2020年10月21日星期 三下午4时17分 38秒16:17:3820.10.21
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3.双相水萃取
五、 工业应用：
主要用于生物物质、药物的分离、提取、纯化等，如： (1)酶的提取与纯化 (2)核酸的分离及纯化 (3)药物和抗生素类的分离和提取 (4)病毒的分离及纯化 (5)从天然植物中提取有效药用成分
4.胶体萃取
1. 基本概念
胶团：双亲物质在水或有机溶剂中自发形成的聚集体。 胶体（胶团）萃取：被萃取物以胶体或胶团形式被萃取。
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重液向下流
挡板
重液 轻液
填料
筛板
重相液滴 重液
相界面
轻相 轻液
升液管
轻液向上流
重液分散的筛板萃取塔
（四）脉冲塔
（五）离心萃取器
优点：处理量大，效率较高，提供较多理 论级，结构紧凑，占地面积小，应用广。
缺点：能耗大，结构复杂，设备及维修费 用高。
化工原理下萃取过程的流程与计算
化工原理下萃取过程的流程与计算化工原理中的萃取过程是指利用溶剂将目标物质从混合物中分离出来的操作过程。
该过程适用于从可溶液中获得目标物质，或者将两相液体或气体中的目标物质转移至另一相中。
萃取过程的流程一般包括以下几个步骤：1.选择合适的溶剂：根据目标物质的物化性质，选择适合的溶剂。
该溶剂应与混合物中其他成分相互不溶或溶度低。
同时，溶剂的选择还要考虑到需求的目标物质浓度、产率和分离度等因素。
2.混合物预处理：将待萃取的混合物进行预处理，以提高目标物质的相对浓度。
预处理手段可以包括调整溶剂酸碱性、溶剂萃取剂的加入以及混合物的预处理等。
3.萃取过程：在一定温度条件下，将混合物与溶剂充分接触并反应。
在这个过程中，目标物质会从混合物中转移到溶剂中，得到所需的提取液。
4.分离过程：对提取液进行分离，获得目标物质。
分离过程可以采用各类分离工艺，如蒸馏、结晶、过滤等。
萃取过程的计算主要涉及到平衡和热力学方面的内容。
其中，平衡计算主要包括挥发分离计算、浸出平衡计算和溶剂选择计算等。
而热力学计算主要包括传热和传质方面的内容，例如浸出塔传质速率的估算、提取液的热力学性质计算等。
以浸出平衡计算为例，其步骤如下：1.确定混合物的成分：通过实验或其他手段，获得混合物的成分组分，包括所需的目标物质。
2.根据热力学平衡关系，建立分离物质在混合物与溶剂中的分配系数。
该系数表示分离物质在两相中的相对分配情况。
3.在给定温度和溶剂比例下，根据分配系数计算提取液中目标物质浓度。
4.根据计算结果，可以调整溶剂比例、反应温度或溶剂浓度等参数，以提高目标物质的回收率和分离度。
需要注意的是，萃取过程的最终计算结果可能受到外部因素的影响，如反应速率、传质速率、传质过程中的温度变化和浓差极化等。
因此，在进行计算时，需要综合考虑多个因素，进行系统的分析和优化。
综上所述，化工原理中的萃取过程是一种分离技术，其流程包括溶剂选择、混合物预处理、萃取过程和分离过程。
化工原理实验—萃取
化工原理实验—萃取萃取是化工工程中常见的分离纯化技术，其基本原理是将混合物中的目标化合物转移至另一种不相混溶的可溶剂中，从而实现分离纯化。
萃取广泛应用于化工、生物工程、食品行业等领域，具有操作简便、分离效率高、纯度可控等优点。
本实验旨在通过萃取实验，加深学生对萃取原理及操作技巧的理解，提高学生解决工程问题的能力和综合实验操作技能。
实验一：两相萃取分离苯和甲苯实验原理：苯和甲苯是两种不同的有机物，可以用两相萃取法进行分离。
两相萃取法是指两种可相互溶解的液体用分液漏斗分离，其中一种液体通常为水，称为水相，另一种液体为无水溶液，称为有机相。
以苯和甲苯为例，实验原理如下：苯和甲苯对水不溶，可以用水作为萃取剂，使其溶于水相中，从而完成两相分离。
实验步骤：1. 将5 mL苯和5 mL甲苯混合在干净干燥的锥形瓶中，摇匀后记录混合物体积。
2. 将混合液倒入分液漏斗中，加入等体积的水。
3. 将分液漏斗盖住并轻轻摇动，使两相充分混合。
4. 等两相分离后，打开分液漏斗的滴嘴，放出有机相，记录体积。
5. 重复取两组数据。
6. 根据实验数据计算苯和甲苯在水中的分配系数。
实验结果：实验数据如下表所示：混合物体积/mL 有机相体积/mL10 5.5计算分配系数：由于苯和甲苯对水不溶，可以假设二者在水相中的浓度非常接近于0，因此可以利用分配定律（分配系数=有机相中溶质的摩尔浓度/水相中溶质的摩尔浓度）计算分配系数。
在实验中，混合物体积相同，有机相中苯和甲苯的摩尔浓度分别为：由于苯和甲苯的分子量相似，可将它们的平均摩尔浓度作为计算结果（C=（0.043+0.043）/2=0.043 mol/L）。
水相中溶质的摩尔浓度非常接近于0，可认为不对分配系数产生影响。
Kd = (5.5 mL/10 mL)/(4.5 mL/10 mL) ≈ 1.22实验二：萃取纯化对乙酰氨基酚实验原理：对乙酰氨基酚是一种亲水性较强的化合物，可以通过萃取纯化的方法提高其纯度。
化工原理萃取-总结
4、萃取液的最大浓度
当S=Smin时，E的浓度yA最大，但y’A一般不是最大。
y’A= y’Amax时溶剂用量的求法：
A
过S点作溶解度曲线的切线得点E，
求得R，得M点，于是得：
y’Amax
yA’
F
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
E
MF mS MS mF
RM
对比：y’A与y’Amax
B
S 可见： y’A＜y’Amax
9.5 溶剂的选择及其它萃取方法 9.5.1 溶剂的选择
（1）三角形坐标
（2）杠杆定律
求和点M：
mE RM mR ME
求差点R：
mE MR
mM
ER
（3） 三角形相图 ▲ 溶解度曲线、平衡联结线、辅助曲线 ▲ 温度、压力对相平衡的影响
（4）分配曲线
（5）分配系数
溶质：
kA
溶质A在E相中的组成 溶质A在R相中的组成
yA xA
原溶剂：
kB
yB xB
（6）脱溶剂基分配曲线
A
K F
M
B
S
b）确定E，R的量及组成 采取图解试差法确定E，R的组成。
由杠杆定律确定E和R的量：
A
MR
mE ER mM
K F
ME R
B
S
单级萃取图解法
mR mM mE
c) 确定萃取液与萃余液的组成及量
FR' m'E E' R' mF
A
E’
m'R mF m'E
K
F
R’ R B
ME S
脱除溶剂量为：
mSE mE m'E
单级萃取图解法
化工原理下萃取过程的流程与计算
20
1－甘氨酸 2－弗朗鼠李甙 3－大黄素 4－对羟基苯甲酸 5－1,8-二羟基蒽醌 6－水杨酸 7－苯甲酸
不同物质在二氧化碳中得溶解度
21
二、超临界萃取得基本原理
萃取剂
在超临界状 态下,压力 微小变化引 起密度变化 很大,使溶 解度增大
压缩到超 临界状态
液体(或固 升温、降压 体)混合物
萃取 组分
29
第4章 液－液萃取
4、4 其她萃取分离技术 4、5 液－液萃取设备 4、5、1 萃取设备得基本要求与分类
30
萃取因子
4
二、多级逆流萃取得计算
(3)适宜溶剂量得确定
处理量F 一定
S ～S/F ～n
根据工程经验
设备费 操作费
S = (1.1 ~ 2.0)Smin 适宜溶剂用量
5
Y1
Y1 Y1
max
YS
(B / S)
B/S
Xn
XF
最小溶剂用量
6
max B S min
Smin B max
max
T1 < T2 p1 = p2
超临界萃取等压变温流程
25
1－萃取器 2－吸附剂 3－分离槽 4－泵
T1 = T2 p1 = p2
超临界萃取等温等压吸附流程
26
四、超临界萃取得特点
超临界萃取得特点: ①超临界流体密度接近于液体,溶解能力与液体溶剂 基本相同; ②超临界流体具有气体得传递特性,具有更高得传质 速率; ③适合于热敏性、易氧化物质得分离或提纯; ④操作压力高,设备投资较大。
Y1* YS XF Xn
第4章 液－液萃取
4、3 萃取过程得计算 4、3、1 单级萃取得计算 4、3、2 多级错流萃取得流程和计算 4、3、3 多级逆流萃取得流程和计算 4、3、4 微分接触逆流萃取
化工原理萃取
化工原理萃取首先，我们来谈谈萃取的基本原理。
萃取是利用两种或多种互不相溶的溶剂对混合物进行分离的方法。
在化工生产中，通常会选择一种有机溶剂和水作为两相，通过它们之间的分配系数差异，实现混合物中组分的分离。
这种分离方法在化工生产中具有广泛的应用，可以用于提取、分离、净化各种化合物。
其次，萃取的操作过程需要注意的一些关键因素。
首先是溶剂的选择，溶剂的选择直接影响到萃取的效果。
其次是溶剂的用量，合理的溶剂用量可以提高萃取效率，降低成本。
另外，萃取的操作条件也需要严格控制，包括温度、压力、搅拌速度等参数的选择。
在进行萃取操作时，需要根据具体的混合物成分和要求，选择合适的操作条件，以达到最佳的分离效果。
在化工原理萃取的应用中，有一些常见的萃取设备。
例如，萃取塔是一种常见的萃取设备，它通常由填料层和萃取剂层组成，通过填料的大表面积接触，实现混合物中组分的分离。
此外，还有萃取离心机、萃取萃取器等设备，它们都在化工生产中发挥着重要的作用。
最后，化工原理萃取在工业生产中具有广泛的应用。
它可以用于石油化工、化学工业、生物工程等领域，实现各种物质的提取、分离和净化。
在石油化工中，萃取可以用于提取石油中的杂质和有用成分；在化学工业中，可以用于有机合成反应中的产物提取和分离；在生物工程中，可以用于生物制品的提取和纯化。
可以说，化工原理萃取在化工生产中发挥着不可替代的作用。
综上所述，化工原理萃取是一种重要的分离技术，它通过溶剂在两种或多种相之间的传质作用，实现混合物中组分的分离。
在化工生产中，萃取具有广泛的应用，需要化工工程师们熟练掌握其基本原理、操作过程和常见设备。
只有深入理解化工原理萃取，才能更好地应用于工业生产中，实现物质的提取、分离和净化，为化工生产的高效运行提供有力支持。
化工原理萃取的原理和过程
化工原理萃取的原理和过程
化工原理中的萃取是一种分离技术，通过两种或更多互不溶解的液体相中的溶质分子在物理或化学作用下从一个相转移到另一个相，以实现溶质的分离和纯化。
萃取的基本原理是根据溶质在两相之间的相对溶解度不同，利用两相的不溶性将溶质从原始混合物中分离出来。
萃取过程可以分为以下几个步骤：
1. 选择合适的溶剂：根据待分离的目标溶质的性质，考虑到它在溶剂中的溶解度和选择性，选择的溶剂应与混合物的其他组分无相容性。
2. 混合物与溶剂接触：将混合物与溶剂加入一起，并充分搅拌或搅拌以实现溶质的均匀分配。
3. 平衡：让混合物与溶剂在一定的时间内保持接触，使得溶质在两相之间达到平衡分配。
4. 相分离：通过物理或化学手段，使得混合物与溶剂分成两个不溶的相。
根据溶质的亲疏水性，可以利用重力、离心、过滤或蒸发等方法分离两相。
5. 萃取：溶质会根据其相对溶解度的差异，从一个相转移到另一个相。
适当调
整操作条件，如温度、压力、pH值等，以促进溶质在两相之间的传递。
6. 分离和回收：在萃取过程中，根据溶质在两相之间的分配系数和两相的溶解度，可以通过进一步处理两相来分离和回收溶质。
综上所述，化工原理中的萃取利用两相的不溶性和溶质在两相之间的相对溶解度差异，将溶质从混合物中分离出来。
通过选择合适的溶剂、混合物与溶剂接触、平衡、相分离、调整操作条件、分离和回收等步骤，完成溶质的萃取过程。
化工原理-萃取-1
E’
F
E
M
R’ R
B
脱除溶剂量为：
mSE mEm'E mSR mRm'R
S
2. 设计型： 根据给定的原料液F及规定的分离要求， 求溶剂S用量
A 分离要求: 一般规定萃余相R的xA 或萃余液R’的xA’.
F E
R’
M
R
B
S
2）设计型计算求解方法 解法：由R得到E，连接F、Ｓ得交点Ｍ；
A
F R’ R B
E M
mRmMmE
FR' m'E E' R' mF
m'RmFm'E
S mSE mEm'E mSR mRm'R
图示为溶质（A），稀释剂（B）、溶剂（S）的液-液 相用平80衡kg关纯系溶，剂今作有单质级量萃组取成, 为xF =0.3 的混合液80 kg ,
试求: (3)若溶剂改为含A0.1的AS混合物，同时保
mM
M既是F、S的和点，
F
又是E、R的和点
M
因此，通过FS求和点
B
S
(3）确定E，R的量及组成。 采取图解试差法确定E，R的组成。
由杠杆定律确定E和R的量。
MR
A
mE ER mM
mRmMmE
F
E
M
R
B
S
(4) 确定萃取液与萃余液的组成及量
FR' m'E E' R' mF
A
m'RmFm'E
E M
溶剂用量：
MF mS MS mF
进而，得到萃取液、萃 余液的量和组成。
S
化工原理 萃取
化工原理萃取
化工原理中的一种常用技术是萃取。
萃取是一种通过在两个不相溶的相中转移物质的过程。
该过程常用于分离和提取化合物，以及从溶液或混合物中去除杂质。
在萃取中，通常会使用两种相，即有机相和水相。
有机相通常是有机溶剂，可以与待提取物质发生相互作用。
而水相则是用于分离提取物质的溶剂，通常是水或酸碱溶液。
萃取过程的关键是选择合适的有机相和水相，以及调节温度、酸碱度等条件，使得待提取物质能够在两相间分配达到最大程度。
常用的有机相包括醚类、醇类、酮类等，而常用的水相则是酸碱溶液或水。
萃取操作一般分为简单萃取和多级萃取两种方式。
简单萃取是指一次性使用一种有机溶剂进行提取，适用于提取量较少的情况。
而多级萃取则是指使用多种有机相进行多次提取，以提高提取效率和纯度。
在萃取过程中，要注意控制各种条件，如溶剂的选择、溶解度、温度、pH值等。
此外，还需要注意操作的安全性，如通风、
避免火源等。
萃取操作还需要进行后续的分离、过滤、干燥等步骤，以获得纯净的提取物质。
综上所述，萃取是一种常用的化工原理技术，通过在两个不相溶的相中转移物质，实现分离和提取化合物的目的。
在进行萃
取操作时，需要注意选择合适的溶剂、控制条件，并进行后续的分离和处理步骤。
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液液萃取塔的操作
一、实验目的
（1）了解液液萃取设备的结构和特点；
（2）掌握液液萃取塔的操作；
（3）掌握传质单元高度的测定方法，并分析外加能量
对液液萃取塔传质单元高度和通量的影响。
二、基本原理
1．液液萃取设备的特点
液液相传质和气液相传质均属于相间传质过程。
因此这
两类传质过程具有相似之处，但也有相当差别。
在液液系统中，两相间的重度差较小，界面张力也不大，所以从过程进行的流体力学条件看，在液液相的接触过程中，能用于强化过程的惯性力不大，同时已分散的两相，分层分离能力也不高。
因此，对于气液接触效率较高的设备，用于液液接触就显得效率不高。
为了提高液液相传质设备的效率，常常补给能量，如搅拌、脉动、振动等。
为使两相逆流和两相分离，需要分层段，以保证有足够的停留时间，让分散的液相凝聚，实现两相的分离。
2．液液萃取塔的操作
(1)分散相的选择在萃取设备中，为了使两相密切接触，其中一相充满设备中的主要空间，并呈连续流动，称为连续相；另一相以液滴的形式，分散在连续相中，称为分散相。
哪一相作为分散相对设备的操作性能、传质效果有显著的影响。
分散相的选择可通过小试或中试确定，也可根据以下几方面综合考虑：
1)为了增加相际接触面积，一般将流量大的一相作为分
散相；但如果两相的流量相差很大，并且所选用的萃取设备具有较大的轴向混合现象，此时应将流量小的一相作为分散相，以减小轴向混合。
2)应充分考虑界面张力变化对传质面积的影响，对于
dx d
>0的系统，即系统的界面张力随溶质浓度增加而增加的系统；当溶质从液滴向连续相传递时，液滴的稳定性较差，容易破碎，而液膜的稳定性较好，液滴不易合并，所以形成的液滴平均直径较小，相际接触表面较大，当溶质从连续相向液滴传递时，情况刚好相反。
在设计液液传质设备时，根据系统性质正确选择作为分散相的液体，可在同样条件下获得较大的相际传质表面积，强化传质过程。
3)对于某些萃取设备，如填料塔和筛板塔等，连续相优
先润湿填料或筛板是相当重要的。
此时，宜将不易润湿填料或筛板的一相作为分散相。
4）分散相液滴在连续相中的沉降速度，与连续相的粘度
有很大关系。
为了减小塔径，提高二相分离的效果，应将粘
度大的一相作为分散相。
5)此外，从成本、安全考虑，应将成本高的，易燃、易
爆物料作为分散相．
(2)液滴的分散为了使其中一相作为分散相，必须将其分散
为液滴的形式。
一相液体的分散，亦即液滴的形成，必须使
液滴有一个适当的大小。
因为液滴的尺寸不仅关系到相际接
触面积，而且影响传质系数和塔的流通量。
较小的液滴，固
然相际接触面积较大，有利于传质；但是过小的液滴，其内
循环消失，液滴的行为趋于固体球，传质系数下降，对传质
不利。
所以，液滴尺寸对传质的影响必须同时考虑这两方面
的因素。
此外，萃取塔内连续相所允许的极限速度(泛点速
度)与液滴的运动速度有关。
而液滴的运动速度与液滴的尺寸
有关。
一般较大的液滴，其泛点速度较高，萃取塔允许有较
大的流通量；相反，较小的液滴，其泛点速度较低，萃取塔
允许的流通量也较低。
液滴的分散可以通过以下几个途径实现：
A 借助喷嘴或孔板，如喷洒塔和筛孔塔。
B 借助塔内的填料，如填料塔。
C 借助外加能量，如转盘塔，振动塔，脉动塔，离心萃
取器等。
液滴的尺寸除与物性有关外，主要决定于外加能量的大
小。
(3)萃取塔的操作萃取塔在开车时，应首先将连续相注满塔
中，然后开启分散相，分散相必须经凝聚后才能自塔内排出。
因此当轻相作为分散相时，应使分散相不断在塔顶分层段凝
聚，当两相界面维持适当高度后，再开启分散相出口阀门，
并依靠重相出口的π形管自动调节界面高度。
当重相作为分
散相时，则分散相不断在塔底的分层段凝聚，两相界面应维
持在塔底分层段的某一位置上。
3．液液相传质设备内的传质
与精馏，吸收过程类似，由于过程的复杂性，萃取过程
也被分解为理论级和级效率，或传质单元数和传质单元高度。
对于转盘塔，振动塔这类微分接触的萃取塔，一般采用传质
单元数和传质单元高度来处理。
传质单元数表示过程分离难易的程度
对于稀溶液，传质单元数可近似用下式表示 ⎰-=12*x x OR x x dx N
式中 OR N 以萃余相为基准的总传质单元数；
x 萃余相中溶质的浓度，
*x 与相应萃取相浓度成平衡的萃余相中溶质的浓
度，
21,x x 分别表示两相进塔和出塔的萃余相浓度。
传质单元高度表示设备传质性能的好坏，可由下式表
示
OR OR N H
H 式中 OR H 以萃余相为基准的传质单元高度；
H 萃取塔的有效接触高度。
已知塔高H 和传质单元数OR N ，可由上式取得OR H 的数
值。
OR H 反映萃取设备传质性能的好坏，OR H 越大，设备效率
越低。
影响萃取设备传质性能OR H 的因素很多，主要有设备结
构因素，两相物性因素，操作因素以及外加能量的形式和大
小。
4．外加能量的问题
液液传质设备引入外界能量促进液体分散，改善两相
流动条件，这些均有利于传质，从而提高萃取效率，降低萃
取过程的传质单元高度，但应该注意，过度的外加能量将大
大增加设备内的轴向混合，减小过程的推动力。
此外过度分
散的液滴，滴内将消失内循环。
这些均是外加能量带来的不
利因素。
权衡利弊两方面的因素，外界能量应适度，对于某
一具体萃取过程，一般应通过实验寻找合适的能量输入量。
往复振动筛板塔外加能量大小的标志是振幅与振动频
率的乘积。
5．液泛
在连续逆流萃取操作中，萃取塔的通量(又称负荷)取
决于连续相容许的线速度，其上限为最小的分散相液滴处于
相对静止状态时的连续相流率。
这时塔刚处于液泛点(即为液
泛速度)。
在实验操作中，连续相的流速应在液泛速度以下。
为此需要有可靠的液泛数据，一般这是在中试设备中用实际
物料做实验测得的。
三、实验内容
以水萃取煤油中的苯甲酸为萃取物系，选用萃取剂与
原料液之比为l ：l 。
（1）以煤油为分散相，水为连续相，进行萃取过程的
操作。
（2）测定不同频率或不同振幅下的萃取效率(传质单元
高度)。
（3）在最佳效率或振幅下，测定本实验装置的最大通
量或液泛速度。
四、实验装置
本实验装置中的主体设备为振动式萃取塔。
振动式萃
取塔，又称往复振动筛板塔，是一种效率比较高的液液萃取
设备，其上下两端各有一沉降室。
为使每相在沉降室中停留
一定时间，通常作成扩大形状。
在萃取区有一系列的筛板固
定在中心轴上，中心轴由塔顶处的曲柄连杆机构驱动，以一
定的频率和振幅带动筛板作上下往覆运动。
当筛板向上运动
时，筛板上侧的液体通过筛孔向下喷射；当筛板向下运动时，
筛板下侧的液体通过筛孔向上喷射。
使两相液体处于高度湍
动状态，并使液体不断分散并推动液体上下运动，直至在分
层分离段中沉降。
振动塔具有以下几个特点：1）传质阻力小，相际接触
界面大，萃取效率较高；2）在单位塔截面上通过的物料速度
高，生产能力较大；3）应用曲柄连杆机构，筛板固定在刚性
轴上，操作方便，结构可靠。
五、实验操作原则及分析方法
1．操作原则
(1)应先在塔中灌满连续相--水，然后开启分散相--煤油，
待分散相在塔顶凝聚一定厚度的液层后，通过连续相的出口
π形管，调节两相的界面于一定的高度。
(2)振动筛板塔的振幅可通过曲柄连杆机构调节（实验前
一般已调节固定好），振动频率可通过对电机电压的调节来
改变。
电机电压的调节应从小到大缓慢进行，以免对设备造
成可能的损坏。
(3)在一定频率和振幅下，当通过塔的两相流量增大时，
塔内分散相的滞留量也不断增加，液泛时滞留量可达到最大
值。
此时可观察到分散相不断合并最终导致转相，并在塔内
出现第二界面。
正常操作中应避免发生液泛。
2．分析方法
（1）样品是通过化学滴定方法进行分析。
取25ml 样品于三
角烧杯中，加入适量去离子水和酚酞指示剂，在不断摇动的同时
滴入OH N a 并计量直至等当点。
样品中苯甲酸的重量百分数可由
下式求得： 样品V V N w OH N OH n a a ⋅⋅⋅=
800122%
式中，样品V 为所取样品量（25ml ）；
O H
N a V 为消耗的OH N a 量（ml ）； OH N a N 为预先配制的OH N a 的当量浓度（mol ）。
(2) OR H 的计算方法
OR H = H /OR N
式中， H 为萃取段的高度，本装置 H = 0.9 m ; 在稀溶液条件下，m r
f OR w w w N ∆-≅（m r f w w w ∆,,依次为油相进、出口样品的重
量百分含量，以及与平衡值有关的对数平均值。
以重量百分数为准的相平衡常数 m = 2.2。