《化工原理》第九章 萃取.ppt
合集下载
化工原理下册PPT课件
xe
y m
0.1 0.94
0.106
即 x < xe，表明液相未饱和 发生吸收 致使气相被吸收为液相。
第14页/共50页
反之，若 y = 0.05 的含氨混合气 与液相 x = 0.1 的氨水接触，
则 y<ye , 或 x>xe ,
发生解
此时液相中部分氨将转入气相 吸过程
注意点：要搞清实际浓度与平衡浓度，二者不能混淆
第2页/共50页
第一节 概述
一、吸收过程
目的：气体混合物分离 依据：溶解度差异 应用： （1）制取液体产品 如三酸制备
（2）回收有价值的物质 如煤气中取苯 （3）除去有害成分以净化气体 环保中废气治理
二、过程实施与经济性
1、过程实施——吸收与解吸流程： 煤气脱苯
第3页/共50页
①一个完整的吸收分离过程一般包括吸收和解吸两个部分
吸收操作费用 溶剂损失——溶剂的挥发和变质 溶剂再生费用—是吸收操作经济性的体现
第7页/共50页
三、本章讨论要点 1、 单组分物理吸收 2、 微分接触设备——填料塔 3、填料吸收塔的设计与操作
本章重点：填料吸收塔的塔高计算 难点：传质过程有关概念
第8页/共50页
比较：
第二节 气液相平
衡传热
吸收
冷热流体间的热量传递、 气液两相间的物质传递 推动力是两流体间的温度差 两相间的浓度差?
推动力为实际浓度与平衡浓度的偏离程度
实际浓度
气相浓度 y
塔内某一截面处
液相浓度 x
平衡浓度
ye = mx y
xe m
（y,x） y-ye
xe-x
由图可见吸收推动力并非（y-x） 而是 y-ye 或 xe-x 即实际浓度与平衡浓度的偏离程度
化工原理萃取PPT课件
第四章 萃 取
Chapter 4 Extraction
第一节 概述（Introduction）
一、液-液萃取的基本原理
在液体混合物中加入与其不完全混溶的液体溶剂
（萃取剂），形成液-液两相，利用液体混合物中 各组分在两液相中溶解度的差异而达到分离的目的。
也称溶剂萃取，简称萃取。
溶质：混合液中被分离出的物质，以A表示； 稀释剂（原溶剂）：混合液中的其余部分，以B表 示； 萃取剂：萃取过程中加入的溶剂，以S表示。 萃取剂对溶质应有较大的溶解能力，对于稀释剂则 不互溶或仅部分互溶。
R3 R2 R1 B
E2 E1
S
成，可利用辅助线得出另
一相的组成。
辅助曲线（Auxiliary curve）
方法二：
A
分 别 从 E1、E2、E3、E4 点 引AB平行线，与分别从R1、 R2、R3、R4点引出的AS平 行线相交，连结各交点即
得辅助曲线；
P
E4
E3
辅助曲线延长线与溶解度
R4
E2
曲线的交点即为临界混溶 点P；
联结线 (Tie line)：联结E、R两点的直线。
2、获取溶解度曲线的实验方法
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。
和半经验的方法来处理萃取过程的设计和放大。
液滴的分散、凝聚、界面扰动
液液传质过程中，分散相既可以是重相，也可以是轻相。分散相 的选择应考虑以下几方面：
(1) 两相体积流率相差不大时，以体积流率大的作为分散相。对同 样尺寸的液滴，可以有较大的接触界面；
Chapter 4 Extraction
第一节 概述（Introduction）
一、液-液萃取的基本原理
在液体混合物中加入与其不完全混溶的液体溶剂
（萃取剂），形成液-液两相，利用液体混合物中 各组分在两液相中溶解度的差异而达到分离的目的。
也称溶剂萃取，简称萃取。
溶质：混合液中被分离出的物质，以A表示； 稀释剂（原溶剂）：混合液中的其余部分，以B表 示； 萃取剂：萃取过程中加入的溶剂，以S表示。 萃取剂对溶质应有较大的溶解能力，对于稀释剂则 不互溶或仅部分互溶。
R3 R2 R1 B
E2 E1
S
成，可利用辅助线得出另
一相的组成。
辅助曲线（Auxiliary curve）
方法二：
A
分 别 从 E1、E2、E3、E4 点 引AB平行线，与分别从R1、 R2、R3、R4点引出的AS平 行线相交，连结各交点即
得辅助曲线；
P
E4
E3
辅助曲线延长线与溶解度
R4
E2
曲线的交点即为临界混溶 点P；
联结线 (Tie line)：联结E、R两点的直线。
2、获取溶解度曲线的实验方法
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。
和半经验的方法来处理萃取过程的设计和放大。
液滴的分散、凝聚、界面扰动
液液传质过程中，分散相既可以是重相，也可以是轻相。分散相 的选择应考虑以下几方面：
(1) 两相体积流率相差不大时，以体积流率大的作为分散相。对同 样尺寸的液滴，可以有较大的接触界面；
萃取(化工原理)..31页PPT
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
。— —爱献 生
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
萃取(化工原理)..
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
谢谢！
。— —爱献 生
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
萃取(化工原理)..
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
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
化工原理第九章液体精馏
FiF Li V I Li VI
由恒摩尔假定，不同温度和组成的饱和液体焓i和汽 化潜热均相等。
20
联立上二式，得 定义：
L L I iF F I i
q
I iF分子：1kmol原料变成饱和蒸气所需的热 I i 分母：原料的摩尔汽化热
可得
L L qF
V V (1 q)F
q为加料热状态参数 q＝0，饱和气体（露点）；q＝0，饱和液体（泡点） q<0，过热蒸气；0<q<1，气液两相，q>1，冷液
不管加料板上状态如何，离开加料板的两相温度相
等，组成互为平衡。
V,I,ym
L,i,xm-1
物料衡算式
F,iF,xF
FxF V ym1 Lxm1 Vym Lxm 相平衡方程
ym f (xm )
3）精馏段和提馏段流量的关系
V’,I,ym+1
L’,i,xm
列加料板物料和热量衡算式
F LV LV
临界压强时，气液共存区 缩小，分离只能在一定范 围内进行，不能得到轻组 分的高纯度产品。
8
9.3 平衡蒸馏和简单蒸馏
D
9.3.1 平衡蒸馏
令W q, F
则D 1q F
物料衡算：F xF D y W x
F
F DW
xF
联立得：y q x xF q 1 q 1
热量衡算：忽略组成对比热影响，
2)对理想物系
A / B
pA / xA pB / xB
p
0 A
xA
/
xA
pB0 xB / xB
pA0
pB0
3)对物系相对挥发度 1和相差2 不大
m
1 2
(1
化工原理下41液液萃取ppt课件
到曲线称为分配曲线。
溶解度曲线
分配曲线
22
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
P
y yx
P
x
分配曲线的作法
23
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
4.1 概述
一、萃取过程的原理
分离物系 液体混合物 形成两相体系的方法 引入一液相（萃取剂）
萃取原理
液体混合物 (A + B)
引入另一液相 （萃取剂S）
各组分在萃取剂 中溶解度不同
临界混 溶点 共轭相
均相区 溶解度曲线 两相区
联结线
溶解度曲线 (1)——已知联结线
11
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
第Ⅰ类物系 ② 完全不互溶物系， A、B，A、S 完全互溶， 而B、S完全不互溶。
溶解度曲线 联结线
溶解度曲线
两相区
En
0B
单相区
S
1.0
温度较低时第二类物系三角形相图
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
1.0 A
单相区
两相区
溶解度曲线
联结线 溶解度曲线
溶解度曲线
分配曲线
22
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
P
y yx
P
x
分配曲线的作法
23
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
4.1 概述
一、萃取过程的原理
分离物系 液体混合物 形成两相体系的方法 引入一液相（萃取剂）
萃取原理
液体混合物 (A + B)
引入另一液相 （萃取剂S）
各组分在萃取剂 中溶解度不同
临界混 溶点 共轭相
均相区 溶解度曲线 两相区
联结线
溶解度曲线 (1)——已知联结线
11
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
第Ⅰ类物系 ② 完全不互溶物系， A、B，A、S 完全互溶， 而B、S完全不互溶。
溶解度曲线 联结线
溶解度曲线
两相区
En
0B
单相区
S
1.0
温度较低时第二类物系三角形相图
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
1.0 A
单相区
两相区
溶解度曲线
联结线 溶解度曲线
(化工原理)部分互溶物系的萃取计算
此时最小溶剂用量时，.2 多级错流萃取
（1）流程
qmS1
qmS2
qmRiqmSi
qmSn
1 qmF,xF
qmR1
2
i qmRi-1
qmR2
N qmRn-1
qmRi
qmRN
qmE1
qmE2
qmEi
qmEN
多级错流萃取流程图
qmR’n qmE’n
qmE’ qmSE
（2）特点 △ 溶剂耗量较大，溶剂回收负荷增加, △ 设备投资大。
q m 1 y 1 , E S q m 1 x 1 ,R S q m x F S F ,q m 2 y 2 E ,S
y1A , f(x1A , ) y1B , f(x1B , )
y1,A y1,B y1,C 1 x1,A x1,B x1,C 1
y1S, f(x1S, )
逐级解算，获得N
b）各级的物料衡算 第一级
过S点作溶解度曲线的切线得点E， 求得R，得M点，于是得：
E2 F
R2
M R1
0
B
E1
S
1.0
MF mS MS mF
图解萃取液的最大组成
可见 yA ， yAmax
萃取液的最大浓度
E’S与平衡线相切时， y’max
但有时无法实现
A
E’
y’A
E F M’ R
R1
E1
由于此时溶剂用量小于最小溶剂用量， 不能进行萃取操作；
设qm ： E 2qm R 1qm D
qm1E qm Fqm2E qm1R qm2E qm1R qm3E qm2R qm3E qm2R qm4E qm3R
A
图解法
采取图解试差法
（1）流程
qmS1
qmS2
qmRiqmSi
qmSn
1 qmF,xF
qmR1
2
i qmRi-1
qmR2
N qmRn-1
qmRi
qmRN
qmE1
qmE2
qmEi
qmEN
多级错流萃取流程图
qmR’n qmE’n
qmE’ qmSE
（2）特点 △ 溶剂耗量较大，溶剂回收负荷增加, △ 设备投资大。
q m 1 y 1 , E S q m 1 x 1 ,R S q m x F S F ,q m 2 y 2 E ,S
y1A , f(x1A , ) y1B , f(x1B , )
y1,A y1,B y1,C 1 x1,A x1,B x1,C 1
y1S, f(x1S, )
逐级解算，获得N
b）各级的物料衡算 第一级
过S点作溶解度曲线的切线得点E， 求得R，得M点，于是得：
E2 F
R2
M R1
0
B
E1
S
1.0
MF mS MS mF
图解萃取液的最大组成
可见 yA ， yAmax
萃取液的最大浓度
E’S与平衡线相切时， y’max
但有时无法实现
A
E’
y’A
E F M’ R
R1
E1
由于此时溶剂用量小于最小溶剂用量， 不能进行萃取操作；
设qm ： E 2qm R 1qm D
qm1E qm Fqm2E qm1R qm2E qm1R qm3E qm2R qm3E qm2R qm4E qm3R
A
图解法
采取图解试差法
大学化学《化工原理 萃取》课件
联结线的斜率＜0
kA＜1， yA＜xA
§12.1 萃取的基本概念
11
2）分配曲线
yA f (xA)
§12.1 萃取的基本概念
12
4. 温度对相平衡关系的影响
物系的温度升高，组分间的互溶度加大
温度升高，分层区面积缩小
T1＜T2＜T3
§12.1 萃取的基本概念
13
四、三角形相图在单级萃取中的应用
1
§12.1 萃取的基本概念 一、液液萃取简介 1. 萃取原理 利用液体混合液中各组分在萃取剂中的溶解度差异 实现分离的一种单元操作。 溶质 A ：混合液中欲分离的组分 稀释剂（原溶剂）B：混合液中的溶剂
§12.1 萃取的基本概念
2
萃取剂S： 所选用的溶剂
2. 基本过程描述
原料液 A+B
萃取剂 S
2. 萃取剂S与稀释剂B的互溶度
组分B与S的互溶度影响溶解度曲线的形状和分层面积。
§12.1 萃取的基本概念
16
Em ax
Em ax
B、S互溶度小，分层区面积大，可能得到的萃取液的最 高浓度ymax’较高。 B、S互溶度愈小，愈有利于萃取分离。
§12.1 萃取的基本概念
17
3. 萃取剂回收的难易
对应
最大 萃取
Em ax
液浓 E
度
S MF F MS
F●
R R
E RF R EF
E R F
E MR
E
R ME
M
§12.1 萃取的基本概念
14
五、萃取剂的选择
1. 萃取剂的选择性和选择性系数
1）萃取剂的选择性
A在萃取相中的质量分率 B在萃取相中的质量分率
化工原理课件12萃取(LiquidExtraction)
05
萃取过程的优化与改进
提高萃取效率的途径
选择合适的萃取剂
根据待分离物质的特点和分离要 求，选择具有高选择性、高溶解
度、低能耗的萃取剂。
优化萃取工艺参数
通过调整温度、压力、浓度等工 艺参数，提高萃取效率和分离效
果。
强化传质过程
采用多级萃取、逆流萃取等工艺， 增加萃取剂与待分离物质接触机
会，提高传质效率。
3
萃取技术的优化
根据不同天然产物的性质和目标成分，选择合适 的萃取剂和工艺条件，提高萃取效率和纯度。
THANKS
感谢观看
它由多个塔板组成，液体在塔 内逐板下降，同时与上升的气 体或液体逆流接触，实现传质 与分离。
塔式萃取器的优点是处理能力 大、分离效果好，但结构复杂、 造价高、操作维护困难。
离心萃取器
离心萃取器利用离心力的作用使两液 相实现分离。
离心萃取器的优点是处理能力大、分 离效果好、结构简单、操作方便，但 制造成本较高。
04
萃取过程的设备
混合-澄清槽
混合-澄清槽是一种简单的萃取 设备，适用于两相接触后能迅速
分离的情况。
它由一个混合室和一个澄清室组 成，混合室用于使不相溶的两液 相混合，澄清室则用于分离两液
相。
混合-澄清槽结构简单，操作方 便，但处理能力较小，且分离效
果不够理想。
塔式萃取器
塔式萃取器是一种常见的萃取 设备，适用于处理大量物料。
双水相萃取技术
利用两种水相间物质分配的差异，实现高效分离和纯化。
06
萃取过程的实例分析
工业废水处理中的萃取应用
工业废水中的有害物质
01
工业废水可能含有重金属、有机污染物等有害物质，对环境和
化工原理 液液萃取PPT教案
kA绝对值越大越有利于萃取分离
第35页/共100页
11.2.2 三角形相图在单级萃取中的应用
萃取相分离设备
原料 F
萃取剂 S 萃取相 E
M
混合器
分层器
萃余相R
S
萃取液 E’
S
萃余相分离设备
萃余液R
单级萃取流程 第36页/共100页
原料 F
萃取剂 S
M
萃取相 E
萃余相R
A
S
萃取液 E’
S
萃余液R’
第13页/共100页
两相接触方式
微 分 接 触
第14页/共100页
级 式 接 触
第15页/共100页
第16页/共100页
第17页/共100页
第18页/共100页
11.2 液-液相平衡关系
11.2.1 三角形坐标及杠杆定律
11.2.1.1 三角形坐标 三元混合液的表示方法：
三角形坐标
等边三角形 直角三角形（等腰直角三角形和不等腰直角三角形）
萃取操作的应用
对于一种液体混合物，究竟是采用蒸馏还是萃取加以 分离，主要取决于技术上的可行性和经济上的合理性。
一般地，在下列情况下采用萃取方法更为有利。 （1） 原料液中各组分间的相对挥发度接近于1或形成恒沸物， 若采用蒸馏方法不能分离或很不经济； （2）原料液中需分离的组分含量很低且为难挥发组分，若采 用蒸馏方法须将大量稀释剂汽化，能耗较大； （3） 原料液中需分离的组分是热敏性物质，蒸馏时易于分 解、聚合或发生其它变化。 （4）其它，如多种金属物质的分离，核工业材料的制取，治 理环境污染等。
联结线
Rn
溶解度曲 线
两相
区
0 B
En
第35页/共100页
11.2.2 三角形相图在单级萃取中的应用
萃取相分离设备
原料 F
萃取剂 S 萃取相 E
M
混合器
分层器
萃余相R
S
萃取液 E’
S
萃余相分离设备
萃余液R
单级萃取流程 第36页/共100页
原料 F
萃取剂 S
M
萃取相 E
萃余相R
A
S
萃取液 E’
S
萃余液R’
第13页/共100页
两相接触方式
微 分 接 触
第14页/共100页
级 式 接 触
第15页/共100页
第16页/共100页
第17页/共100页
第18页/共100页
11.2 液-液相平衡关系
11.2.1 三角形坐标及杠杆定律
11.2.1.1 三角形坐标 三元混合液的表示方法：
三角形坐标
等边三角形 直角三角形（等腰直角三角形和不等腰直角三角形）
萃取操作的应用
对于一种液体混合物，究竟是采用蒸馏还是萃取加以 分离，主要取决于技术上的可行性和经济上的合理性。
一般地，在下列情况下采用萃取方法更为有利。 （1） 原料液中各组分间的相对挥发度接近于1或形成恒沸物， 若采用蒸馏方法不能分离或很不经济； （2）原料液中需分离的组分含量很低且为难挥发组分，若采 用蒸馏方法须将大量稀释剂汽化，能耗较大； （3） 原料液中需分离的组分是热敏性物质，蒸馏时易于分 解、聚合或发生其它变化。 （4）其它，如多种金属物质的分离，核工业材料的制取，治 理环境污染等。
联结线
Rn
溶解度曲 线
两相
区
0 B
En
- 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)。
2．组分的热敏性大，采用蒸馏方法易导致热分解、 聚合等化学变化。
3．溶液沸点高，需要在高真空下进行蒸馏。 4．溶液中溶质的浓度很低，用蒸馏方法能耗太大， 经济上不合理。 液-液萃取技术的应用不限于以上几个方面，而是有 着广泛的前景。萃取与蒸馏两种分离方法可以互相补充。 实践证明，适当选用蒸馏或萃取，几乎所有液体混合物都 能有效而经济的实现组分间的完全分离。
第一节 液-液萃取的基本原理
三、液-液平衡关系
液-液萃取至少涉及三种物质，即原料液中的溶质A和 原溶剂B，以及萃取剂S。加入的萃取剂与原料液（A+B） 形成的三组分物系有三种类型。（1）溶质A完全溶于原溶 剂B及萃取剂S中，但萃取剂S与原溶剂B完全不互溶，形成 一对完全不互溶的混合液；（2）萃取剂S与原溶剂B部分 互溶，与溶质A完全互溶，形成一对部分互溶的混合液； （3）萃取剂S不仅与原溶剂B部分互溶而且与溶质A也部分 互溶，形成两对部分互溶的混合液。第一种情况较少见， 第三种情况应尽量避免，我们讨论的是第二种情况。
第一节 液-液萃取的基本原理
2．溶解度曲线和联结线
在组分和的原料液中加入适量的萃取剂S，经过充分 的接触和静置后，形成两个液层萃取相E及萃余相R。达到 平衡时的两个液层称为共轭相。若改变萃取剂S的用量， 则得到新的共轭相。在三角形坐标图上，将代表各平衡液 层的组成坐标点联结起来的曲线称为溶解度曲线，如图92所示。曲线以内为两相区，以外为单相区。图中点R及E 表示两平衡液层萃余相及萃取相的组成坐标，两点的联线 称为联结线。溶解度曲线是根据若干组共轭相的组成绘出 的。溶解度曲线在点P分为左右两部分，P点称为临界混溶 点，又称褶点，通过这一点的联结线无限短，在此点处R 和E两相组成完全相同，溶液变为均一相。
可见，萃取操作包括下列步骤：（1）原料液（A+B） 与萃取剂的混合接触；（2）萃取相E与萃余相R的分离； （3）从两相中分别回收萃取剂而得到产品E’、R’。
第一节 液-液萃取的基本原理
二、萃取在工业生产中的应用
1．溶液中各组分的相对挥发度很接近或能形成恒沸 物，采用一般精馏方法进行分离需要很多的理论板数和很 大的回流比，操作费用高，设备过于庞大或根本不能分离。
第一节 液-液萃取的基本原理
图9－2 溶解度曲线与联接线
第一节 液-液萃取的基本原理
图9－3 三元物系的辅助曲线
图9－4 杠杆规则的应用
第一节 液-液萃取的基本原理 Nhomakorabea4．杠杆规则
如图9-4所示，分层区内任一点所代表的混合液可以 分为两个液层，即互成平衡的相E和相R。若将相E与相R混 合，则总组成M即为点，M点称为和点，而E点与R点称为差 点。混合液M与两液层E与R之间的数量关系可用杠杆规则 说明。
溶解度曲线及联结线数据均由实验测得。
第一节 液-液萃取的基本原理
3．辅助曲线
在一定温度下，任何物系的联结线有无穷多条，而且 互成平衡两液层的组成是由实验测定的。因此，常用一条 辅助曲线间接表示互成平衡的两液层组成之间的关系。
参阅图9-3，图中已知四对相互平衡液层的坐标位置， 即R1、E1；R2、；R3、E3及R4、E4各点。从点E1作边AB的平 行线，从点R1作BS边的平行线，两线相交于点F。再从另 三组的坐标点用同样的方法作图得交点G、H和J，联各交 点的曲线FGHJ即为辅助曲线，又称共轭曲线。辅助曲线与 溶解度曲线的交点即为临界混溶点。借辅助曲线即可从某 一液相（E相和R相）的已知组成，用图解内插法求出与此 液相平衡的另一液相（E相和R相）的组成。若已测出的某 条联结线位置接近临界混溶点，则可将辅助线外推求出P， 若距离较远，用外延辅助曲线方法求点P是不准确的。临 界混溶点数据应由实验测定出。
化工原理
第九章 萃取
第一节 液-液萃取的基本原理
一、基本概念
液-液萃取是分离均相液体混合物的单元操作之一。 利用液体混合物中各组分在某溶剂中溶解度的差异，而达 到混合物分离的目的。萃取属于传质过程。本章主要讨论 双组分均相液体混合物（A+B）的萃取过程。
所选用溶剂称为萃取剂S，混合液中被分离出的组分 称为溶质A，原混合液中与萃取剂不互溶或仅部分互溶的 组分称为原溶剂B。操作完成后所获得的以萃取剂为主的 溶液称为萃取相E，而以原溶剂为主的溶液称为萃余相R。 除去萃取相中的萃取剂后得到的液体称为萃取液E’，同样， 除去萃余相中的萃取剂后得到的液体称为萃余液R’。
（1）代表混合液总组成的点M和代表两平衡液层的两 点（E和R）应处于一直线上。
（2）E相和R相的量与线段MR和ME的长度成比例，即：
E MR R ME
（9-1）
第一节 液-液萃取的基本原理
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．溶液沸点高，需要在高真空下进行蒸馏。 4．溶液中溶质的浓度很低，用蒸馏方法能耗太大， 经济上不合理。 液-液萃取技术的应用不限于以上几个方面，而是有 着广泛的前景。萃取与蒸馏两种分离方法可以互相补充。 实践证明，适当选用蒸馏或萃取，几乎所有液体混合物都 能有效而经济的实现组分间的完全分离。
第一节 液-液萃取的基本原理
三、液-液平衡关系
液-液萃取至少涉及三种物质，即原料液中的溶质A和 原溶剂B，以及萃取剂S。加入的萃取剂与原料液（A+B） 形成的三组分物系有三种类型。（1）溶质A完全溶于原溶 剂B及萃取剂S中，但萃取剂S与原溶剂B完全不互溶，形成 一对完全不互溶的混合液；（2）萃取剂S与原溶剂B部分 互溶，与溶质A完全互溶，形成一对部分互溶的混合液； （3）萃取剂S不仅与原溶剂B部分互溶而且与溶质A也部分 互溶，形成两对部分互溶的混合液。第一种情况较少见， 第三种情况应尽量避免，我们讨论的是第二种情况。
第一节 液-液萃取的基本原理
2．溶解度曲线和联结线
在组分和的原料液中加入适量的萃取剂S，经过充分 的接触和静置后，形成两个液层萃取相E及萃余相R。达到 平衡时的两个液层称为共轭相。若改变萃取剂S的用量， 则得到新的共轭相。在三角形坐标图上，将代表各平衡液 层的组成坐标点联结起来的曲线称为溶解度曲线，如图92所示。曲线以内为两相区，以外为单相区。图中点R及E 表示两平衡液层萃余相及萃取相的组成坐标，两点的联线 称为联结线。溶解度曲线是根据若干组共轭相的组成绘出 的。溶解度曲线在点P分为左右两部分，P点称为临界混溶 点，又称褶点，通过这一点的联结线无限短，在此点处R 和E两相组成完全相同，溶液变为均一相。
可见，萃取操作包括下列步骤：（1）原料液（A+B） 与萃取剂的混合接触；（2）萃取相E与萃余相R的分离； （3）从两相中分别回收萃取剂而得到产品E’、R’。
第一节 液-液萃取的基本原理
二、萃取在工业生产中的应用
1．溶液中各组分的相对挥发度很接近或能形成恒沸 物，采用一般精馏方法进行分离需要很多的理论板数和很 大的回流比，操作费用高，设备过于庞大或根本不能分离。
第一节 液-液萃取的基本原理
图9－2 溶解度曲线与联接线
第一节 液-液萃取的基本原理
图9－3 三元物系的辅助曲线
图9－4 杠杆规则的应用
第一节 液-液萃取的基本原理 Nhomakorabea4．杠杆规则
如图9-4所示，分层区内任一点所代表的混合液可以 分为两个液层，即互成平衡的相E和相R。若将相E与相R混 合，则总组成M即为点，M点称为和点，而E点与R点称为差 点。混合液M与两液层E与R之间的数量关系可用杠杆规则 说明。
溶解度曲线及联结线数据均由实验测得。
第一节 液-液萃取的基本原理
3．辅助曲线
在一定温度下，任何物系的联结线有无穷多条，而且 互成平衡两液层的组成是由实验测定的。因此，常用一条 辅助曲线间接表示互成平衡的两液层组成之间的关系。
参阅图9-3，图中已知四对相互平衡液层的坐标位置， 即R1、E1；R2、；R3、E3及R4、E4各点。从点E1作边AB的平 行线，从点R1作BS边的平行线，两线相交于点F。再从另 三组的坐标点用同样的方法作图得交点G、H和J，联各交 点的曲线FGHJ即为辅助曲线，又称共轭曲线。辅助曲线与 溶解度曲线的交点即为临界混溶点。借辅助曲线即可从某 一液相（E相和R相）的已知组成，用图解内插法求出与此 液相平衡的另一液相（E相和R相）的组成。若已测出的某 条联结线位置接近临界混溶点，则可将辅助线外推求出P， 若距离较远，用外延辅助曲线方法求点P是不准确的。临 界混溶点数据应由实验测定出。
化工原理
第九章 萃取
第一节 液-液萃取的基本原理
一、基本概念
液-液萃取是分离均相液体混合物的单元操作之一。 利用液体混合物中各组分在某溶剂中溶解度的差异，而达 到混合物分离的目的。萃取属于传质过程。本章主要讨论 双组分均相液体混合物（A+B）的萃取过程。
所选用溶剂称为萃取剂S，混合液中被分离出的组分 称为溶质A，原混合液中与萃取剂不互溶或仅部分互溶的 组分称为原溶剂B。操作完成后所获得的以萃取剂为主的 溶液称为萃取相E，而以原溶剂为主的溶液称为萃余相R。 除去萃取相中的萃取剂后得到的液体称为萃取液E’，同样， 除去萃余相中的萃取剂后得到的液体称为萃余液R’。
（1）代表混合液总组成的点M和代表两平衡液层的两 点（E和R）应处于一直线上。
（2）E相和R相的量与线段MR和ME的长度成比例，即：
E MR R ME
（9-1）
第一节 液-液萃取的基本原理
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。