萃取设备--错流萃取-逆流萃取
多级萃取流程
（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。
生物制药设备之萃取及设备—溶剂萃取及设备
萃取分率
萃取过程完成后，组分在萃余液中的数量与原料液中总 数量的比值.
c2VF 1
c2VF c1VS K 1
组分的回收率
1 K
K m
在多次萃取过程中，每一次萃取都服从分配定律， 且每次萃取过程的分配系数都相同。
K K1 K 2 K n
所以，随着萃取次数的增加，残留在原料体系中的组分 越来越少，但无论进行多少次萃取，都不可能将组分从原 料体系中彻底萃取出来。
在双水相萃取中，PEG的回收采用盐溶蛋白质 和离子交换法，无机盐的回收采用结晶沉淀法进行。
溶剂萃取分离法
一、萃取基本知识 1.萃取过程
萃取： 两互不相溶的溶剂构成的非均相体系中，组分从一 相转移到另一相的过程。
萃取剂：转移组分的溶剂。 萃取液：萃取剂萃取组分后所得溶液。 萃余液：被萃取剂萃取后的溶液。
2.萃取原理 萃取推动力：遵守相似相溶原理，组分在两溶剂中溶解度之 差即为推动力，推动力越大萃取大越容易进行。
二、分配定律 在其他条件不变的情况下，萃取过程达到平衡后，萃
取液中溶质浓度与萃余液中溶质浓度的比值是常数，这个 规律叫分配定律。
萃取相组分浓度 K 萃余相c1VS c2VF
在错流萃取中，随着萃取的级数增加，萃取液中组 分总数量增多，溶剂体积逐级增大，萃取液中组分浓度 逐级降低。溶媒消耗量大，后续蒸发浓缩量大，但萃取 较完全。
三、多级逆流萃取
在多级逆流萃取中，在第一级加入原料液，在第 三级加入新鲜萃取剂。在第三级萃取后所得萃取液 作为萃取剂进入第二级，第一级的萃余液作为原料 液进入第二级，两股流体混合萃取后，所得萃余液 作为原料液进入第三级。而萃取液作为萃取剂进入 第一级，在第一级对原料液萃取后，所得萃取液被 送入贮罐贮存备用。
萃取设备_精品文档
萃取设备1. 引言萃取设备是化学工程领域中常用的一种设备，用于从混合物中分离出某种物质。
萃取是一种基于不同物质在不同溶剂中溶解度不同的原理进行分离的方法。
萃取设备广泛应用于制药、化工、食品等行业中，具有很高的分离效率和操作灵活性。
2. 萃取设备的原理萃取设备的基本原理是利用两种或多种溶剂的相互溶解性差异，使得要分离的物质在某一种溶剂中溶解度更高，从而实现分离的目的。
常见的萃取设备包括萃取塔、萃取柱、液-液萃取装置等。
2.1 萃取塔萃取塔是一种常用的分离设备，通常由一个或多个填料层和进料喷嘴组成。
原料混合物从塔顶部进入，然后通过填料层，与溶剂进行充分接触。
在接触的过程中，物质会根据其在不同溶剂中的溶解度分配到不同的相中。
随着物质的分配平衡的达成，相中的物质逐渐分离出来。
2.2 萃取柱萃取柱是另一种常见的萃取设备，通常由填料料床和进出料口组成。
原料混合物从柱顶部进入，经过填料料床，与溶剂进行接触和混合。
不同物质在接触过程中根据其在溶剂中的溶解度分配到不同的相中，从而实现分离。
2.3 液-液萃取装置液-液萃取装置是一种更为复杂的萃取设备，常用于分离难分离的物质。
它包括两个以上的相分离器和循环泵。
原料混合物通过循环泵进入相分离器，与溶剂进行接触并混合，然后经过相分离器进行液-液分离。
随后，得到的上层液相和下层液相分别排出。
3. 萃取设备的应用萃取设备广泛应用于各个行业中，下面以制药、化工、食品三个行业为例，介绍其在实际应用中的具体情况。
3.1 制药业中的应用在制药业中，萃取设备常用于从天然植物中提取有效成分，如植物提取物、草药提取物等。
以植物提取物为例，制药企业可以利用选择性溶解性差异，将植物中的有效成分分离出来，进一步提炼和纯化，以用于制药领域。
3.2 化工业中的应用在化工行业中，萃取设备常用于从化工废水中回收和处理有价值的化合物。
一些有机溶剂和废水中的有机物具有溶解度差异，通过萃取设备可以将有机物从废水中分离出来，实现资源的回收和废水的处理。
直观演示7大萃取设备的结构和原理
直观演示7大萃取设备的结构和原理萃取（Extraction）是分离液体混合物的一种单元操作，依据液体混合物中各组分在溶剂中溶解度的差异分离液体混合物，俗称抽提。
萃取设备——离心萃取机————混合·沉降萃取器————脉冲筛板萃取塔————筛板萃取塔————填料萃取塔————往复筛板萃取塔————转盘筛板萃取塔——萃取设备简介萃取设备又称萃取器，其作用是实现两液相之间的质量传递。
对萃取设备的基本要求是使萃取系统的两液相之间能够充分混合、紧密接触并伴有较高程度的湍动；同时使传质后的萃取相与萃余相能够较完善的分开。
萃取设备的种类很多，按两相接触方式，可分为逐级接触式和连续接触式；按形成分散相的动力，可分为无外加能量与有外加能量两类，前者只依靠液体送入设备时的压力和两相密度差在重力作用下使液体分散，后者则依靠外加能量用不同的方式使液体分散；此外，根据两相逆流的动力不同，可分为重力作用和离心力作用两类。
常用的萃取塔型①转盘塔在工作段中,等距离安装一组环板,把工作段分隔成一系列小室，每室中心有一旋转的圆盘作为搅拌器。
这些圆盘安装在位于塔中心的主轴上，由塔外的机械装置带动旋转。
转盘塔结构简单，处理能力大，有相当高的分离效能，广泛应用于石油炼制工业和石油化工中。
②脉动塔在工作段中装置成组筛板(无溢流管的)或填料。
由脉动装置产生的脉动液流，通过管道引入塔底，使全塔液体作往复脉动。
脉动液流在筛板或填料间作高速相对运动产生涡流，促使液滴细碎和均布。
脉动塔能达到更高的分离效能，但处理量较小，常用于核燃料及稀有元素工厂。
③振动板塔将筛板连成串，由装于塔顶上方的机械装置带动，在垂直方向作往复运动，借此搅动液流，起着类似于脉动塔中的搅拌作用。
萃取塔设计主要是确定塔的直径和工作段高度。
先从液体流量除以操作速度，得出塔截面，算出塔径。
然后根据塔的特性以及物系性质和分离要求，确定传质单元高度和传质单元数，最后两者相乘即得塔的工作段高度。
萃取设备错流萃取逆流萃取
此法与错流萃取相比，萃取剂耗量较少， 因而萃取液平均浓度较高。
多级逆流萃取示意图
Ｌ１
Ｌ2
S
Ｌ３
混 分混 分混 分 合 离合 离合 离 器 器器 器器 器
F
第一级
第二级
R３ 第三级
青霉素的多级逆流萃取
第一级 含青霉素乙酸戊酯
第二级
第三级
青霉素滤液
废液 乙酸戊脂
在三级逆流萃取装置中用乙酸戊酯从澄清的发酵液中分离青
2、离心萃取设备 （萃取分离同设备）
? 重液、轻液两相快速充分混合并快速分 离
? 分为逐级接触式和微分接触式两类
? 优点：结构紧凑，生产强度高，物料停 留时间短、分离效果好
? 缺点：结构复杂，制造困难，造价高， 能耗大
芦 威 式 离 心 萃 取 器
三、液-液萃取操作要点
? 1、选择合适的分散相 ? 2、选择合适的各相流速，使各相能够充分
分散
? 3、开车前，应先确认系统密闭性良好 ? 4、开车后，一般先开启连续相，后开启分
散相
? 5、萃取设备应定期检查，直接接触腐蚀性 液体的部件应及时更换。
第2节 液-液萃取过程的计算
一、萃取方法和理论收率的计算
①混合：将料液和萃取剂在混合设备中充 分混合，使溶质自料液转入萃取剂中。
②分离：将混合液通过离心分离设备或其 他方法分成萃取相和萃余相。
青霉素发酵过滤液进入第一级萃取罐，在此与从第二级分离器来的萃 取相（含产品青霉素）混合萃取，然后流入第一级分离器分成上下层，上 层为萃取相，富含目的产物，送去蒸馏回收溶剂和产物进一步精制；下一 层为萃余相，含目的产物浓度比新鲜料液低得多，送第二级萃取；如此经 三级萃取后，最后一级的萃余相作为废液排走。
萃取设备及选择
萃取设备
2. 塔式萃取设备
（3）筛板萃取塔 例：以轻液作为分散相的筛板萃取塔。
轻液通过筛孔而被分散；液滴浮升到上一层筛板之 下，合并聚集成轻液层，又通过上一层的筛板面分散。 这样，轻液每经过一次筛板，就被分散和合并各一次， 直到塔顶聚集成轻液层后流出。
特点：结构简单，传质效率高，但生产能 力一般有所下降。
萃取设备
2. 塔式萃取设备
（5）转盘萃取塔
转盘萃取塔：水平圆形转盘、固定环。 转盘：使两液相随着转盘一起转动。一方面使连续相 产生漩涡运动，另一方面也促使分散相的滴液变形、破裂 及合并，故能提高传质系数，更新及增大相界面积。 固定环：抑制轴向返混，使漩涡运动大致限制在固定 环之间。 转盘和固定环都较薄而滑，可防止乳化现象，有利于 轻重液的分离。
萃取设备
2. 塔式萃取设备
两液相靠重力做逆流流动而不输入机械能的萃取塔，机构简单，应用于界面张力 不大、要求的理论级数不多的场合。主要类型有喷洒塔、筛板塔和填料塔三种。
（1）喷洒塔
以重液1为连续相，分两路由塔顶进入、 而由塔底流出；轻液经塔底喷洒器分散成雾 滴后，在连续相内浮生、到达塔顶、并聚成 轻液层后流出。
特点：结构简单，传质效率高，生产能力大，因而 在石油化工中应用较广
萃取设备
3. 萃取设备选择
选择萃取设备的原则：在满足工艺条件和要求的前提下，使设备 费和操作费之和趋于最低。
（1）需要的理论级数 不超过2～3级时，各种萃取设备均可；当级数超过4～5级时，可用筛板塔；
当级数10～20级时，可选用有外加能量的设备，如混合澄清器、脉冲塔、往复 筛板塔、转盘塔等。
化工分离过程-萃取
yN G x1 L y f G x f L
即： y N ( y f G x f L x1L) / G
(0.075 60 2.5 75 0.35 75) / 60
2.76(kg/m3 )
TSHY
解例 4-2
⑤对H2SO4做总物料衡算：
LH f LH1 1.54( yN y f )G
x ny3 即： x 1 2 1
将x1表达式代入，得：
x2
x f ny3 (1 ) 1 2
TSHY
4.3.2 逐级萃取过程
同样，对第三级作物料衡算可得：
x3
x f ny4 (1 2 ) 1 2 3
对第N级作物料衡算，得：
用量、被萃物浓度、萃取温度等。
(4)萃取流程的建立
(5)设备的确定
完整的萃取和反萃流程。
设备形式和结构。
TSHY
4.1.2 萃取剂的选择和常用萃取剂
1. 萃取剂的选择
(1) 萃取剂应具备的特点 ①萃取剂中至少要有一个能与被萃物形成萃合物的 官能团。常见的萃取官能团通常是一些包含N、O、P、 S的基团。
③化学稳定性强
④易与原料液相分层 ⑤易于反萃或分离
⑥安全性好
⑦经济性好
无毒或低毒、不易燃、难挥发、环保。
成本低、损耗小。
TSHY
4.1.2 萃取剂的选择和常用萃取剂
2. 常用萃取剂
①中性萃取剂 包括含磷类、含氧类和含硫类重型 萃取剂，如磷酸三丁酯(TBP)、甲基异丁基酮(MIBK)、 二辛基亚砜(DOSO)等。 ②有机酸萃取剂 包括有机磷酸、有机磺酸、羧酸 各种有机胺和胺盐。 各种有机螯合物、冠醚等。
4.3 萃取计算
萃余相 R
4.3.1 单级萃取
1、原溶剂和萃取剂部分互溶的体系（杠杆规则）
原料 A+B 萃取剂 S
萃取相 E
S用量的计算：
S = F（MF / MS）
R、E的计算：
萃余相 R
A E’m E’
R+E=F+S
R / E = ME / MR R’、E’组成计算：
F
B R’ R M
Y2 =
Y3 =
( B / S 1 )( X
( B / S 1 )( X
2
- X 1)
- X 2)
3
··· ··· ···
YN = ( B / S 1 )( X
N
- X
N
1
)
（4-8c）
12.3.2 多级错流萃取
（1）图解法
Y 1 = - ( B / S 1 )( X 1 - X F )
Y1
E1 E2 E3
（2）解析法
平衡线 Y=mX
1
Y 1 = mX
Y 1 = - ( B / S 1 )( X 1 - X F )
Y1
Y2 Y
E2 E3 E4
E1
E
mS X1 = X
F
/( B
1
+ 1)
萃取因数
令 b1=mS1/B ,则X1=XF/( b1 +1)
Y1 = mX
F
Y3 Y4
0
/( b1 + 1 )
/( b 1 + 1 )
例4-4 含丙酮20%(质量百分率，下同)的水溶液，流量 F=800kg/h，按错流萃取流程，以1，1，2-三氯乙烷萃取其中的丙酮， 每一级的三氯乙烷流量S1=320kg/h。要求萃余液中的丙酮含量降到 5%以下，求所需的理论级数和萃取相、萃余相的流量。操作温度为 25℃，此温度下的平衡数据示于下表。
食品分离技术(3)萃取技术1
35
萃取百分率
E
溶质溶 在质 有的 机总 相量 中的量
mo mo mw
coVo coVo cwVw
co
co cw cw Vw
Vo
D DR
其中
R
Vw Vo
称为相比
当 R = 1 时，
E
D D 1
D
1 10 100 1000
E % 50 91 99 99.9
在实际工作中，人们所关注的是被萃物分配在两 相中的实际总浓度各为多少，而不是它们的具体存 在的型体。
分配比
D CA(有机 ) C（A 水）
即，在一定条件下，当达到萃取平衡时，被萃物 质在有机相和在水相的总浓度之比。
9
分配系数和分配比的比较
●概念不同，关注的对象有差别 ●两者有一定的联系
KD表示在特定的平衡条件下，被萃物在两相中的 有效浓度（即分子形式一样）的比值；而D表示实际 平衡条件下被萃物在两相中总浓度（即不管分子以 什么形式存在）的比值。分配比随着萃取条件变化 而改变。
丁酯逆流萃取
萃取液
乳酸沉淀
分解转碱
红霉素乳酸盐 调 pH9.8, 溶于丙酮 红霉素碱
加水
红霉素碱成品
结晶
18
2. 温度T
◆ T↑，分子扩散速度↑，故萃取速度↑ ◆ T影响分配系数
例：pen ― T↑ 水中的溶解度↑ ∴ 萃取时 T↓使K↑；反萃时 T↑使K反↑ 红霉素、螺旋霉素― T↑ 水中的溶解度↓ ∴ 萃取时 T ↑使K ↑ ；反萃时 T ↓使K反↓
16
举例：
青霉素 ( pK2.75 ) 工业钾盐 ：
预处理及过滤
发酵液
滤洗液
工业上常用的萃取操作流程和特点
工业上常用的萃取操作流程和特点根据原料液和萃取剂的接触方式，萃取操作设备分为分级接触式萃取和连续接触式萃取。
其中，分级接触式萃取又分为单级萃取和多级萃取，多级萃取又分为多级错流萃取和多级逆流萃取。
1、单级萃取流程单级萃取是液液萃取中最简单的萃取流程，可以用于间歇操作也可用于连续操作，单级萃取流程如图所示：1混合器；2分层器；3、4分离器。
将由溶质A和原溶剂B组成的原料液F和萃取剂S一起加入混合器1内，然后搅拌使原料液F与萃取剂S充分混合，使溶质A从料液进入萃取剂。
将混合液送入分层器2两液相因密度不同静置分层。
一层以萃取剂S为主，并溶有较多的溶质A，称为萃取相，用E表示，送入分离器3，经分离后得到萃取剂S和萃取液E'。
另一层以原溶剂B为主，且含有未被萃取完的溶质A，称为萃余相，用R表示，送入分离器4，经分离后得到萃取剂S和萃余液。
萃取剂S送入混合器循环使用。
单级萃取流程简单，过程为一次平衡，故分离程度不高，只适用于溶质在萃取剂中的溶解度很大或溶质萃取率要求不高的场合。
2、多级错流萃取流程为了用较少萃取剂萃取出较多溶质，可用多级错流萃取，多级错流萃取实际上是多个单级萃取的组合，多级错流萃取流程如图所示。
由溶质A和原溶剂B组成的原料液F从第一级加入，每级均加入新鲜的萃取剂S，前一级的萃余相为后一级的原料。
在第一级中原料液与萃取剂接触、传质，最后两相达到平衡。
分层所得萃余相R1，送到第二级中作为原料液，再次与新鲜的萃取剂接触，进行萃取分离，如此萃余相多次被萃取，一直到第n级，排出最终的萃余相En。
各级所得的萃取相E1、E2直至En排出后回收萃取剂S。
多级错流萃取的传质推动力大，只要级数足够多，能得到溶质组成很低的萃余相En，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。
3、多级逆流萃取流程多级逆流萃取的流程如图所示，由溶质A和原溶剂B组成的原料液从第一级进入，逐级流过系统，最终萃余相RN从第N 级流出；新鲜萃取剂从第N级进入，与原料液逆流，逐级与料液接触，在每一级中两液相充分接触进行传质，最终的萃取相E1从第一级流出。
萃取过程设备介绍
萃取过程设备介绍
萃取过程设备是一种用于从混合物中提取所需组分的设备，通常用于化学工业和生物工艺学中。
萃取过程设备的种类繁多，可根据所需提取物的性质和提取方法的不同而选择不同的设备。
下面将介绍几种常见的萃取过程设备。
1. 萃取漏斗：萃取漏斗是最常用的基本萃取设备之一，通常用于小规模实验室中。
它由一个圆锥形的玻璃容器和一个插入式的分液漏斗组成，能够快速、简便地进行液相-液相分离。
2. 萃取柱：萃取柱是一种用于大规模生产的设备，通常由一个管状的柱体和填料物组成。
混合物通过填料物时，目标组分会与固体填料发生吸附或分配，从而实现分离。
3. 萃取离心机：萃取离心机是一种利用离心力加速分离的设备。
它通常用于大规模生产中，能够进行高效的提取和分离。
4. 超临界萃取设备：超临界萃取是一种利用超临界流体对混合物进行提取的过程。
超临界萃取设备需要特殊的高压容器和泵等设备，通常用于对温度敏感的化合物进行萃取。
总之，萃取过程设备的选择取决于所需提取物的性质和提取方法的不同。
通过选择合适的设备，可以实现高效、经济的萃取过程，满足不同行业的需求。
生物分离工程 第五章 萃取
多级逆流萃取
L1, y0 1 H, x1
y1 2 x2
y2
yn-2 n-1
yn-1 n xn
yn, L
x3
xn-1
xn+1, H
确定要达到一定的回收率所需萃取的级数
E=kL/H （E萃取因子，k分配系数） 1- φn= (En+1-E)/ (En+1-1) 1- φn=n/(n+1) (φ萃余分数）(E=1时，据罗比塔极限法得之）
and Solid phase extraction.利用在两个互不相溶的液相中各种组分
（包括目的产物）溶解度的不同，从而达到分离的目的 （萃取剂、萃 取液、萃余液）
The extraction classifications萃取的分类：
By physical conditions of extract solvents and materials: L-L extraction, L-S extraction and SFE根据萃取剂和原料的物理状态分：液液萃取（有机溶剂萃取、 双水相萃取、液膜萃取和反胶束萃取等），液固萃取，超临界流体萃取等
表面活性剂：稳定油水分界面的重要组成，相当于生物膜类脂双
分子层的亲水端，含量在1%-5%
流动载体：相当于生物膜的蛋白质载体 膜增强剂：
液膜分类（p87-88） 乳状液膜：（W/O)/W型和(O/W)/O型，在生物分离中主要是（W/O)/W
型
支撑液膜： 流动液膜： 液膜萃取机理 单纯迁移：又称物理渗透
By extraction flowsheet: single stage extraction and multistage extraction.根
《化工单元操作》萃取与萃取设备
x xmin
R2
M
当S=Smin时： y ymax
B R1
E1 S
x xmax
单级萃取的溶剂范围：Smin<S<Smax
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：
已知F、S可确定M，由M、RN可确定E1 由 qmE1 qmF qmS qmRN qmD 可确定 D 点。
A
F
E1
R'N RN
M
D
B
S
由 E1 通过平衡关系确定 R1，R1 和 D 连线确定 E2
如此交替直至x x iN
，则
N
为理论级数。
A
F SM RN E1 (差点 ) → R1
F S RN E1 D
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。
A
K En
Rn R2
E2
R1
E1
M点是F、S的和点，也是E1、RN的和点
确定E
1
依
F，S
确定
M，依
M
和 RN
，确定E 1
A
F
R'N B
RN
利用杠杆定律：
qmE1
MRN E1RN
qmM
萃取分离与逆流分配(精细化学品分离提纯技术)
原溶液 体积V 质量Wo
用s（ml）萃取剂，n次萃取
剩余量 体积V 质量Wn
则：Wn
= Wo（
V ）n
k·s+V
可以看出：
V k·s+V
＜1
∴ n 越大，Wn 越小。
结论：用X mL萃取剂来萃取，则应将其中分成几 份，多萃取几次，效果会比一次萃取好得多。 即遵循“少量多次”的原则。
例题：在100 mL水溶液中含有4克正丁酸，若用100 mL苯来 萃取正丁酸。已知15℃时正丁酸和水中的分配系数K=3。操 作如果在15℃进行。计算： ①100mL苯作1次萃取后，在水中的正丁酸的量及萃取效率？ ②100mL苯作3次萃取后，在水中的正丁酸的量及萃取效率？
例如：CO2的P-T相图
图3-11 CO2的P-T相图
某些超临界萃取剂的临界参数
（1）传递性质：
气体
超临界流体
(常温、常压) (Tc，Pc)
(Tc， 4Pc)
液体 (常温，常压)
密度/(g/cm3)
0.006～ 0.002
0.2～0.5 0.4～0.9
0.6～1.6
黏度/(10-5kg/m·s)
例如：聚乙二醇分子量越低，成相的临界浓度
（与盐溶液组成两相的临界浓度 ）越高，组成体系 需要的聚乙二醇越多。但分子量太大，聚合物 溶解度下降，不利于使用。
② 聚合物浓度的影响
在一定浓度下（如在10-25%的聚乙二醇中）， 蛋白质在聚合物相的分配随聚合物浓度的增大而 增大。达到一个最大值后，聚合物浓度再增大， 蛋白质在聚合物相的分配反而减小。
石油 石油原料(宽馏分) 二甘醇/三甘醇 工业 汽油和煤油馏分 环丁砜
被萃物 苯/甲苯/二甲苯 芳香烃
最全的萃取设备结构及工作原理图解
最全的萃取设备结构及工作原理图解一、离心萃取机萃取专用的离心机，由于可以利用离心力加速液滴的沉降分层，所以允许加剧搅拌使液滴细碎，从而强化萃取操作。
离心萃取机有分级接触和微分接触两类。
前者在离心分离机内加上搅拌装置，形成单级或多级的离心萃取机，有路维斯塔式和圆筒式离心萃取机。
后者的转鼓内装有多层同心圆筒，筒壁开孔，使液体兼有膜状与滴状分散，如波德比尔涅克式离心萃取机。
离心萃取机特别适用于两相密度差很小或易乳化的物系，由于物料在机内的停留时间很短，因而也适用于化学和物理性质不稳定的物质的萃取。
性能特点：1、两相物料在离心力作用下分离效果明显，处理量大。
2、两相物料接触时间短，节约萃取剂的投入成本。
3、传质效率高，级效率高，开停车方便，停车后不破坏平衡。
4、设备占地面积小，综合投资成本低。
5、适应性强，灵活性高，可间歇运行，可单台运行，可连续逆流操作，且中间不需要另设级间泵。
二、混合澄清槽萃取槽（又称混合澄清槽）是靠重力实现两相分离的一种逐级接触萃取设备，就水相和有机相的流向而言，可分逆流式和并流式；就能量输入方式而言，可分为空气脉动搅拌、机械搅拌和超声波搅拌；就箱提结构而言，除简单箱式混合器之外，还有多隔室的、组合式等各种其他混合器。
萃取槽是工业应用最早且仍广泛使用的技术成熟的萃取设备。
它是靠重力实现两相分离的一种逐级接触式萃取设备，主要由混合室和澄清室两部分组成。
原料液和萃取剂首先经过各自的进料口进入混合室中，通过搅拌器的搅拌使之混合传质，然后通过溢流挡板进入澄清室内，通过重力作用实现自然分离。
最后分别进入不同的出口，完成萃取过程。
实际生产中，萃取槽一般为多级串联，并设有反萃段、洗涤段、再生段等多个工段。
性能特点：1、操作简单灵活，设备制造简单；2、设备放大容易，可靠；3、适应性强，适用大的流比变化；4、级效率高，操作弹性大。
5、投资和运转费用较大。
6、广泛应用于制药、生物工程、精细化工、湿法冶金、农药、环保、食品、核工业等领域。
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2、液-液萃取的分类
（1）物理萃取
① 概念：进行萃取的体系是多相多组分体 系，在萃取过程中不发生化学反应。
在一个多组分两相体系中，溶质自动地从化 学位大的一相转移到化学位小的一相，其过 程是自发进行的。
萃取过程符合Nerst分配定律。
（2）溶剂的选择
分配系数尽量大 分离因素大于1 料液与萃取溶剂互溶度尽量小 毒性低 化学性质稳定，腐蚀性小 价格便宜，来源方便 ——常用：乙酸乙酯、乙酸戊酯、丁醇
5、双水相萃取
（1）概念
双水相现象：当两种聚合物或一种聚合物与 一种盐溶于同一溶剂时，由于聚合物之间或 聚合物与盐之间的不相容性，当聚合物或无 机盐浓度达到一定值时，就会分成不互溶的 两相。
③溶剂回收。
工业萃取的流程：
分离器（如碟片式离心机）
混合 分离 溶剂回收
混合器 （如搅拌混合器）
溶剂回收装置 （如蒸馏塔）
工业上的萃取过程按操作方式分类，可 分为: ➢单级萃取: ➢多级萃取:又可分为错流萃取和逆流萃取。
（一）单级萃取
一个混合器、 一个分离器
使用一个混合器和一个分离器的萃取操作：
第八章 萃取设备及计算
第1节 萃取设备
一、萃取原理和基本过程
1、基本概念
溶剂萃取法：是指利用物质在互不混 溶的两相（有机相和水溶液相）中溶 解度的不同，依据分配定律，提取和 分离物质的一种方法。
在萃取过程中, 所用的溶剂称为萃取剂。
混合液中欲分离的组分称为溶质。
混合液中的原溶剂称稀释剂。
分散 3、开车前，应先确认系统密闭性良好 4、开车后，一般先开启连续相，后开启分
散相 5、萃取设备应定期检查，直接接触腐蚀性
液体的部件应及时更换。
第2节 液-液萃取过程的计算
一、萃取方法和理论收率的计算
①混合：将料液和萃取剂在混合设备中充分 混合，使溶质自料液转入萃取剂中。
②分离：将混合液通过离心分离设备或其他 方法分成萃取相和萃余相。
两相易分散； 两相的相比随操作条件而变化； 上下两相密度差小，一般在10 g/L，因此两相
分离较困难； 易于连续操作，处理量大，成本较低，适合
工业应用。
二、萃取设备
（一）组成、功能及分类
1、萃取体系的组成及功能
液-液萃取设备应包括3个部分：混合设备、 分离设备和溶剂回收设备。
混合设备：使料液与萃取剂充分混合形成乳 浊液，欲分离的生物产品自料液转入萃取剂 中。
料液F与萃取剂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； 在回收器内产物与溶剂分离（如蒸馏、反萃取等），溶剂则 可循环使用。
根据溶质与萃取剂之间发生的化学反应机理， 大致可分为五类，即络合反应、阳离子交换 反应、离子缔合反应、加合反应和带同萃取 反应等。
3、萃取的基本过程
流程：混合→分离→溶剂回收（见图）
4、影响溶剂萃取的主要因素
（1）主要影响因素
pH：根据萃取药物性质确定 温度：低温操作 盐析作用：增大萃取度，有助于分相。 溶剂的性质
原料液及 溶剂同时加入 混合器内，经 搅拌后流入澄 清器，进行沉 降，即重相沉 至底部形成重 相层，而轻相 浮入器上部， 形成轻相层。 轻相层及重相 层分别由其排 出口引出。
（四）分离设备
1、离心分离设备
高速离心机：碟片式，4000~6000rpm 超速离心机：管式，＞10000rpm 三相倾析式：固体、重液、轻液
（2）特点
混合管的萃取效果高于混合罐，且为连续操作。流程 简单、结构紧凑、能耗小、萃取效率高。适于各种黏 度的流体。
2、喷射式混合器
（1）类型及作用
弯头交错喷嘴混合器、同向射流混合器、 孔板射流混合器
弯头交错喷嘴混合器
同向射流混合器
两液相已在器外汇合， 然后进入器内经喷嘴或 孔板后，加强了湍流程 度，从而提高了萃取效 率。
双水相萃取：利用物质在不相溶的两水相间 分配系数的差异进行萃取的方法。
5、双水相萃取
（2）可以构成双水相的体系有：
离子型高聚物－非离子型高聚物（分 子间斥力）：如PEG－DEXTRAN
高聚物－相对低分子量化合物（盐析 作用）：如PEG－硫酸铵基本原理
5、双水相萃取
（3）影响双水相萃取的主要因素
②分配定律的应用条件
必须是稀溶液 溶质对溶剂的互溶度没有影响 溶质在两相中必须是同一种分子类型，
即不发生缔合或取 多级萃取 多级逆流萃取
2、液-液萃取的分类
（2）化学萃取
在萃取过程中常伴随有化学反应，包括相内 反应与相界面上的反应。这类萃取统称为化 学萃取（反应萃取）。
孔板射流混合器
（2）特点
喷射式混合器是一种体积小效率高的 混合装置，特别适用于低黏度、易分 散的料液。这种设备投资小，但需要 料液在较高的压力下进入混合器。
（三）混合清澄槽
混合清澄槽是一种单件组合式萃取设备， 每一级均由一个混合器与一个澄清器组成。
优点：级数可增减，既可连续操作也可间 歇操作，级效率高，操作稳定，操作弹性 大，结构简单；缺点是动力消耗大，占地 面积大。
分离设备：将萃取后形成的萃取相和 萃余相进行分离。
溶剂回收设备：把萃取液中的生物产 品与萃取溶剂分离并加以回收。
2、分类
（二）混合设备
1、混合管
（1）工作原理
萃取剂及料液在一定流速下进入管道一端，混合后从 另一端导出，依靠管内特殊设计的内部单元和流体流 动实现液体混合。
强迫湍流状态；料液在管内平均停留时间10~20s。
界面张力、成相高聚物的分子量、电化学分 配、疏水反应、生物亲和分配、温度等。
（4）应用
生物大分子（蛋白质、酶、核酸、干扰素等） 及细胞和细胞器（病毒、叶绿体、线粒体、 细胞膜等）的提取。
5、双水相萃取
（5）特点
操作条件温和，在常温常压下进行； 两相的界面张力小，一般在10-4N／cm量级，
2、离心萃取设备（萃取分离同设备）
重液、轻液两相快速充分混合并快速分 离
分为逐级接触式和微分接触式两类
优点：结构紧凑，生产强度高，物料停 留时间短、分离效果好
缺点：结构复杂，制造困难，造价高， 能耗大
芦 威 式 离 心 萃 取 器
三、液-液萃取操作要点
1、选择合适的分散相 2、选择合适的各相流速，使各相能够充分