多级萃取流程
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
辅助曲线和临界混熔点
（3）分配系数与分配曲线
分配系数：
组分A在E相中的组成 y A k A 组分A在R相中的组成 x A
yB kB xB
其中：yA—萃取相E中组分A的质量分数； xA—萃取相R中组分A的质量分数； kA愈大，萃取分离的效果愈好。
分配曲线
3.杠杆规则 M点：和点 R点、E点：差点
在湿法冶金中的应用
在食品化工中的应用
任务二 萃取操作知识准备
一、三元体系的液液相平衡
1.组成在三角形相图上的表示方法
三个顶点： A点：纯溶质 B点：纯稀释剂 S点：纯萃取剂 边上的点： 二元混合物 三角形内的点： 三元混合物
组成在三角形相图上的表示方法
例：M点的组成 过M作对边和平行线ED、HG、KF， 由点E、G、K读出组成。 xA=0.4 xB=0.3
S 在回收器内产 物与溶剂分离，溶 剂则可循环使用。
萃取器 F
分离器 R
回收器 P（产物）
2.多级萃取流程
（1）多级错流萃取
料液Leabharlann 萃余液萃余液混合分离器1
萃取液 溶剂 溶剂
混合分离器2
萃取液 溶剂
混合分离器n
萃取液
萃余液
多级错流萃取流程的特点：每级均加新鲜溶 剂，故溶剂消耗量大，得到的萃取液产物平均浓 度较稀，但萃取较完全。
（2）多级逆流萃取
料液
萃余液
萃余液
废液
混合分离器1
产物＋溶剂
混合分离器2
混合分离器n
溶剂
多级逆流萃取流程的特点：料液走向和萃 取剂走向相反，只在最后一级中加入萃取剂， 萃取剂消耗少，萃取液产物平均浓度高，产物 收率较高。工业上多采用多级逆流萃取流程。
四、萃取在工业生产中的应用
在石油化工中的应用 在生物化工中和精细化工中的应用
喷洒萃取塔 1—重相；2—轻相
填料萃取塔
塔内装有适宜的填料， 轻相由底部进入，顶部排出， 重相由顶部进入，底 部排出。 优点：结构简单，操作方便 缺点：传质效率低，不适合 处理有固体悬浮物的 场合。
填料萃取塔
筛板萃取塔 两相依靠密度差，在重力的作用下，进行分散 和逆流流动，若以轻相为分散相，则其通过塔板上 的筛孔而被分散成细小的液滴，与塔板上的连续相 充分接触进行传质。穿过连续相的轻相液滴逐渐凝 聚，并聚集于上层筛板的下侧，待两相分层后，轻 相借助压力差的推动，再经筛孔分散，液滴表面得 到更新，直至塔顶分层后排出。而连续相则横向流 过塔板，在筛板上与分散相液滴接触传质后，有浆 液管流至下一层塔板。
E MR R ME
萃取操作示意图.swf
2.原理： 萃取是向液体混合物中加入适当溶剂利用 组分溶解度的差异使溶质A由原溶液转移到萃
取剂S中的过程。
萃取相－含萃取剂S多的一相，以E表示； 萃余项－含稀释剂B多的一相，以R表示。
二、萃取设备 （一）混合—澄清器 组成：混合器、澄清器
混合器中装有搅拌装置，使其中一相破碎成 液滴而分散于另一相中，以加大相际接触面积 并调高传质速率。两相在混合器内停留一定时 间后，流入澄清器。在澄清器中，轻、重两相 依靠密度差分离成萃取相和萃余相。 优点：处理量大，传质效率高；流量范围大； 结构简单，适用性强。 缺点：水平排列的设备占地面积大，萃取剂存 留量大，设备费和操作费都较高。
转盘塔
萃取操作时，转盘随 中心轴高速旋转，其在液 体中产生的剪应力将分散 相破碎成许多细小的液滴 ，在液相中产生强烈的涡 旋运动，从而增大了相际 接触面积和传质系数。
转盘萃取塔
结构简单，生产能力大，传质效率高，操作弹性大。
（三） 离心萃取器
操作时两相在压强作用下分别通过带机械密 封装置的套管式空心转轴的一端进入，轻相由外 圈引入，重相由中心引入，在离心力作用下，轻 相由外圈向中部流，重相由中心向外流，两相形 成逆向流动。最终，重相由螺旋最外层流出，轻 相从中部流出。
①当B、S完全不互溶时， 点C与D分别与三角形的 顶点B及S重合； ②两相区的混合液分为两 个液相共轭相，因此萃取 操作只能在两项区内进行。 ③一定温度下，同一物质 的联接线倾斜方向时一致 的，但各联接线互不平行。
溶解度曲线和联接线
（2）辅助曲线和临界混溶点（褶点） ①利用辅助线可方便的 从已知某相 R （或 E ）的 组成确定与之平衡的另 一相 R （或 E ）的组成； ② 辅助线与溶解度曲线 的交点P，表明通过改点 的联接线为无限短 ，相 当于这一系统的临界状 态。P点为临界混合点。
优点：结构紧凑，物料停留时间段，处理能力大 缺点：构造复杂、制造困难、造价维修费用高，能耗大。
三、萃取流程
单级萃取 萃取 多级萃取 多级逆流萃取 多级错流萃取
1.单级萃取流程
使用一个混合器和一个分离器的萃取操作： 料液F与萃取溶剂S一起加入混合器内搅拌混合 萃取，达到平衡后的溶液送到分离器内分离得到 萃取相L和萃余相R，萃取相送到回收器，萃余相R 为废液。
（二） 萃取塔
喷洒塔 以重液为连续相，分两 路由塔顶进入，向下流以轻 液液滴接触，至塔底后与轻 液分离后流出；轻液通过塔 底的喷洒器分散为液滴后进 入连续相，在连续相内浮升 与重液接触进行传质，直至 到达塔顶，并聚成轻液层后 流出。
优点：结构简单、投资少，易于维护 缺点：两相的接触面积和传质系数都不大，传质效率低
学习情境5 富集回收煤油中的苯甲酸
任务一 设备识别，萃取流程巡检 任务二 萃取操作知识准备 任务三 萃取操作及事故处理 任务四 萃取塔的日常维护和检修
任务一 设备识别，萃取流程巡检 一、萃取
1.概念：利用原料液中各组分在适当溶剂中溶解度 的差异而实现混合液中各组分分离的过程称为液－ 液萃取又称溶剂萃取。 溶质－易溶组分以A表示； 稀释剂或原溶剂－部分溶解或完全不溶解即： 难溶组分以B表示； 萃取剂－所采用的溶剂，以S表示。
xS=0.3
2.相平衡关系在三角形相图中的表示方法 Ⅰ类物系： （1）溶质A完全溶于稀释剂B及萃取剂S中，但 B与S不互溶； （2）溶质A可完全溶解于稀释剂B及萃取剂S中， 但B与S为一对部分互溶组分； Ⅱ类物系： （1）组分A、B可完全互溶，但B、S及A、S为 两对部分互溶组分。
（1）溶解度曲线和联接线
（3）分配系数与分配曲线
分配系数：
组分A在E相中的组成 y A k A 组分A在R相中的组成 x A
yB kB xB
其中：yA—萃取相E中组分A的质量分数； xA—萃取相R中组分A的质量分数； kA愈大，萃取分离的效果愈好。
分配曲线
3.杠杆规则 M点：和点 R点、E点：差点
在湿法冶金中的应用
在食品化工中的应用
任务二 萃取操作知识准备
一、三元体系的液液相平衡
1.组成在三角形相图上的表示方法
三个顶点： A点：纯溶质 B点：纯稀释剂 S点：纯萃取剂 边上的点： 二元混合物 三角形内的点： 三元混合物
组成在三角形相图上的表示方法
例：M点的组成 过M作对边和平行线ED、HG、KF， 由点E、G、K读出组成。 xA=0.4 xB=0.3
S 在回收器内产 物与溶剂分离，溶 剂则可循环使用。
萃取器 F
分离器 R
回收器 P（产物）
2.多级萃取流程
（1）多级错流萃取
料液Leabharlann 萃余液萃余液混合分离器1
萃取液 溶剂 溶剂
混合分离器2
萃取液 溶剂
混合分离器n
萃取液
萃余液
多级错流萃取流程的特点：每级均加新鲜溶 剂，故溶剂消耗量大，得到的萃取液产物平均浓 度较稀，但萃取较完全。
（2）多级逆流萃取
料液
萃余液
萃余液
废液
混合分离器1
产物＋溶剂
混合分离器2
混合分离器n
溶剂
多级逆流萃取流程的特点：料液走向和萃 取剂走向相反，只在最后一级中加入萃取剂， 萃取剂消耗少，萃取液产物平均浓度高，产物 收率较高。工业上多采用多级逆流萃取流程。
四、萃取在工业生产中的应用
在石油化工中的应用 在生物化工中和精细化工中的应用
喷洒萃取塔 1—重相；2—轻相
填料萃取塔
塔内装有适宜的填料， 轻相由底部进入，顶部排出， 重相由顶部进入，底 部排出。 优点：结构简单，操作方便 缺点：传质效率低，不适合 处理有固体悬浮物的 场合。
填料萃取塔
筛板萃取塔 两相依靠密度差，在重力的作用下，进行分散 和逆流流动，若以轻相为分散相，则其通过塔板上 的筛孔而被分散成细小的液滴，与塔板上的连续相 充分接触进行传质。穿过连续相的轻相液滴逐渐凝 聚，并聚集于上层筛板的下侧，待两相分层后，轻 相借助压力差的推动，再经筛孔分散，液滴表面得 到更新，直至塔顶分层后排出。而连续相则横向流 过塔板，在筛板上与分散相液滴接触传质后，有浆 液管流至下一层塔板。
E MR R ME
萃取操作示意图.swf
2.原理： 萃取是向液体混合物中加入适当溶剂利用 组分溶解度的差异使溶质A由原溶液转移到萃
取剂S中的过程。
萃取相－含萃取剂S多的一相，以E表示； 萃余项－含稀释剂B多的一相，以R表示。
二、萃取设备 （一）混合—澄清器 组成：混合器、澄清器
混合器中装有搅拌装置，使其中一相破碎成 液滴而分散于另一相中，以加大相际接触面积 并调高传质速率。两相在混合器内停留一定时 间后，流入澄清器。在澄清器中，轻、重两相 依靠密度差分离成萃取相和萃余相。 优点：处理量大，传质效率高；流量范围大； 结构简单，适用性强。 缺点：水平排列的设备占地面积大，萃取剂存 留量大，设备费和操作费都较高。
转盘塔
萃取操作时，转盘随 中心轴高速旋转，其在液 体中产生的剪应力将分散 相破碎成许多细小的液滴 ，在液相中产生强烈的涡 旋运动，从而增大了相际 接触面积和传质系数。
转盘萃取塔
结构简单，生产能力大，传质效率高，操作弹性大。
（三） 离心萃取器
操作时两相在压强作用下分别通过带机械密 封装置的套管式空心转轴的一端进入，轻相由外 圈引入，重相由中心引入，在离心力作用下，轻 相由外圈向中部流，重相由中心向外流，两相形 成逆向流动。最终，重相由螺旋最外层流出，轻 相从中部流出。
①当B、S完全不互溶时， 点C与D分别与三角形的 顶点B及S重合； ②两相区的混合液分为两 个液相共轭相，因此萃取 操作只能在两项区内进行。 ③一定温度下，同一物质 的联接线倾斜方向时一致 的，但各联接线互不平行。
溶解度曲线和联接线
（2）辅助曲线和临界混溶点（褶点） ①利用辅助线可方便的 从已知某相 R （或 E ）的 组成确定与之平衡的另 一相 R （或 E ）的组成； ② 辅助线与溶解度曲线 的交点P，表明通过改点 的联接线为无限短 ，相 当于这一系统的临界状 态。P点为临界混合点。
优点：结构紧凑，物料停留时间段，处理能力大 缺点：构造复杂、制造困难、造价维修费用高，能耗大。
三、萃取流程
单级萃取 萃取 多级萃取 多级逆流萃取 多级错流萃取
1.单级萃取流程
使用一个混合器和一个分离器的萃取操作： 料液F与萃取溶剂S一起加入混合器内搅拌混合 萃取，达到平衡后的溶液送到分离器内分离得到 萃取相L和萃余相R，萃取相送到回收器，萃余相R 为废液。
（二） 萃取塔
喷洒塔 以重液为连续相，分两 路由塔顶进入，向下流以轻 液液滴接触，至塔底后与轻 液分离后流出；轻液通过塔 底的喷洒器分散为液滴后进 入连续相，在连续相内浮升 与重液接触进行传质，直至 到达塔顶，并聚成轻液层后 流出。
优点：结构简单、投资少，易于维护 缺点：两相的接触面积和传质系数都不大，传质效率低
学习情境5 富集回收煤油中的苯甲酸
任务一 设备识别，萃取流程巡检 任务二 萃取操作知识准备 任务三 萃取操作及事故处理 任务四 萃取塔的日常维护和检修
任务一 设备识别，萃取流程巡检 一、萃取
1.概念：利用原料液中各组分在适当溶剂中溶解度 的差异而实现混合液中各组分分离的过程称为液－ 液萃取又称溶剂萃取。 溶质－易溶组分以A表示； 稀释剂或原溶剂－部分溶解或完全不溶解即： 难溶组分以B表示； 萃取剂－所采用的溶剂，以S表示。
xS=0.3
2.相平衡关系在三角形相图中的表示方法 Ⅰ类物系： （1）溶质A完全溶于稀释剂B及萃取剂S中，但 B与S不互溶； （2）溶质A可完全溶解于稀释剂B及萃取剂S中， 但B与S为一对部分互溶组分； Ⅱ类物系： （1）组分A、B可完全互溶，但B、S及A、S为 两对部分互溶组分。
（1）溶解度曲线和联接线