第八章液液萃取
第八章液液萃取
三角形的三条边，按顺时针方向， 三角形的三条边，按顺时针方向， 分别标上刻度，一般取5等分， 分别标上刻度，一般取5等分，标号
0.2 F 0.4 0.6 0.8 S
B
分别从0.0 0.2、0.4、0.6、0.8、 0.0、 三角形相图的组成表示 分别从0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、 方法 1.0。单位为质量分率。 1.0。单位为质量分率。
二、基本过程
1.过程简图 参见图8 所示。 参见图8-1所示。
四个要素
主要设备 物流方向 组分名称 表示符号
萃取分离醋酸-水的 图8-1 萃取分离醋酸 水的 工艺流程
应用场合
• 分离沸点相近或有恒沸物的混合液 • 混合液中含有热敏物质，采用萃取方法可避免 混合液中含有热敏物质， 物料受热破坏 • 萃取-脱溶剂联合 萃取-
● 萃取剂与原溶剂互不相溶时
直角坐标系中图解计算
Y A － / S)( X A −X A)＋S Y E ＝ (B R F
8-3-2 多级错流过程
●
流程
●
计算
一般已知: 一般已知: 操作条件下的相平衡数据， 操作条件下的相平衡数据， 原料液量F及组成w 原料液量F及组成wFA， 溶剂的量S和组成y 和萃余相的组成w 溶剂的量S和组成yS和萃余相的组成wRA
（3）粘度大的液体宜作为分散相；对填料、筛板润湿性 粘度大的液体宜作为分散相；对填料、 较差的液体宜作为分散相；成本高、易燃易爆的液 较差的液体宜作为分散相；成本高、 体宜作为分散相。 体宜作为分散相。
8-5 过程和设备的强化与展望
●
萃取过程的强化
●
其它单元操作的耦合
●
超临界萃取
●
固相微萃取
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。
液-液萃取操作实验
实验八 液-液萃取操作实验一、实验目的1．了解液-液萃取设备的结构和特点。
2．熟悉液 液萃取塔的操作。
二、实验原理萃取是分离液体混合物的一种常用操作。
其工作原理是在待分离的混合液中加入与之不互溶（或部分互溶）的萃取剂，形成共存的两个液相，并利用原溶剂与萃取剂对原混合液中各组分的溶解度的差别，使原溶液中的组分得到分离。
1．液-液传质的特点液-液萃取与吸收、精馏同属于相际传质操作过程，它们之间有很多相似之处。
但由于在液-液萃取系统中，两相的密度差和界面张力均较小，因而会影响传质过程中两相的充分混合。
为了强化两相的传质，在液 液萃取时需借助外力将一相强制分散于另一相中（如利用塔盘旋转的转盘塔、利用外加脉冲的脉冲塔等）。
然而两相一旦充分混合，要使它们充分分离也较为困难，因此，通常在萃取塔的顶部和底部都设有扩大的相分离段。
萃取过程中，两相混合与分离的好坏，将直接影响萃取设备的效率。
影响混合和分离的因素有很多，分离效果除了与液体的物性有关外，还与设备结构、外加能量和两相流体的流量等因素有关，以致于很难用数学方程直接求得，所以表示传质好坏的级效率或传质系数的值多用实验直接测定。
研究萃取塔性能和萃取效率时，应注意观察操作现象，实验时应注意了解以下几点：(1)液滴的分散与聚结现象。
(2)塔顶、塔底分离段的分离效果。
(3)萃取塔的液泛现象。
(4)外加能量大小(改变振幅、频率)对操作的影响。
2．液-液萃取塔的计算本实验以水为萃取剂，从煤油中萃取苯甲酸。
水相为萃取相（用字母E 表示，又称连续相、重相）。
煤油相为萃余相（用字母R 表示，又称分散相、轻相）。
在轻相入口处，苯甲酸在煤油中的浓度应保持在0.0015～0.0020（kg 苯甲酸/kg 煤油）之间。
轻相从塔底进入，作为分散相向上流动，经塔顶分离段分离后由塔顶流出；重相由塔顶进入，作为连续相向下流动至塔底经π形管流出。
轻、重两相在塔内呈逆向流动。
在萃取过程中，一部分苯甲酸从萃余相转移至萃取相。
萃取
《化工原理》第八章萃取一、填空题1.萃取过程是 .答案:在混合液中加入溶剂使溶质由原溶液转移到溶剂中的过程.2.萃取是利用原料液中各组分的差异而实现分离的单元操作.答案:在合适的溶剂中溶解度.3.溶解度曲线将三角形相图分为两个区域,曲线内为区,曲线外为区.萃取操作只能在区进行.答案：两相区；均相区；两相区4.萃取操作中选择溶剂的主要原则是，和。
答案：较强的溶解能力，较高的选择性，易于回收。
5.分配系数是指一定温度下，之比。
数学表达式为。
kA<1意味着。
答案：三元混合液中的两个液相达到平衡时，溶质A在萃取相E和萃余相R中的组成之比。
KA =yA/xA; yA> xA,即在萃取相中，稀释剂B的组成高于溶质A的组成。
6.选择性系数β与分配系数kA的关系是，选择性系数β与精馏中相当。
β值越小，越。
答案：β= kA xB/ yB；相对挥发度α；不利于组分的分离7.多级逆流萃取中，欲达到同样的分离程度，溶剂比越大则所需理论级越，操作点越 S点。
当溶剂比为最小值时，理论级数为，此时必有的重合。
答案：少；靠近；无穷大；连接线和操作线。
8.在B-S部分互溶物系中加入溶质组分A，将使B-S互溶度。
适当降低操作温度，B-S的互溶度将。
答案：增大，减少；。
9.萃取操作依原料液和萃取剂的接触方式可分为和两类。
答案：级式接触萃取，微分接触萃取。
10.萃取因子Am 的物理意义是，当Am=1时，说明，当Am=无穷大时，说明。
答案：平衡线斜率与操作线斜率之比；溶质A在萃取相中含量等于在萃余相中含量等于在萃余相中的含量；溶质A在萃取相中含量等于零。
11.萃取操作是利用原料液中各组分的差异实现分离的操作。
答案：溶剂中溶解度12.在溶解度曲线上萃取相与萃余相重合的点称为。
答案：溶点（或褶点）13.度曲线是封闭型曲线时，该物系应是第类物系。
答案：一）14.液-液萃取操作中常出现的影响分离效率的现象有液泛和。
答案：轴向返混15.多级逆流萃取操作线斜率为______________。
第八章液—液萃取
在萃取相中yA比yB大得多，在萃余相中xB比xA大得多 选择性系数
kA
yA xA
A在萃取相中的质量分数 B在萃取相中的质量分数
/
A在萃余相中的质量分数 B在萃余相中的质量分数
yA yB
/ xA xB
yA / yB xA xB
类似于
kA
xB yB
溶质A在萃取液与萃余液中的关系
或 kA / kB
yA
二、液—液相平衡关系
1、溶解度曲线和联结线 设A完全溶解于稀释剂B和溶剂S中 B与S部分互溶或不溶 Ⅰ类物系
Ⅱ类物系：A、S 与B、S均互溶
B与S部分互溶
B与S在一定温度下，以任意数量相 A 混合，得到互不相溶的液层，即L与J
均相区
联结共轭 相的直线
在B、S二元混合液C中逐渐加入组 分A形成三元混合液，B与S质量比
（2）临界混溶点的组成；（3）当萃余相中xA=20%时的分配系数kA和
选择性系数；（4）在100kg含30%A的原料液中加入多少kgS才能使混
合液开始分层？（5）对第（4）项的原料液，欲得到含36%A的萃取相
E，试确定萃余相的组成及混合液的总组成。 A
解：（1）溶解度曲线和辅助曲线
1
xA ( 1)xA
2、萃取剂S与稀释剂B的互溶度
A
A
y'max
y'ma度小
组分B与S2互溶度大
互溶度小，分层面积大，得到的萃取液的最高组成较高
3、萃取剂回收的难易与经济性
萃取后的E相与R相，通常采用蒸馏方法分离
要求溶剂S与原料液中组分的相对挥发度要大，不应形 成恒沸物，最好是组成低的组分为易挥组分。
多种金属物质的分离（铜—铁的分离）、核工业材料的制 取、环境污染的治理（如废水脱酚）等。
液液萃取
(1) 流程
第二节 萃取过程的计算
mF, xF
mS
xE, y 混合器 mM, z mR, x
澄清槽
单级萃取流程示意图
（2）特点 ◇ ◇ （3）计算 已知原料液的处理量及组成（生产工艺给定），计算： 操作型：给定S 的用量mS 及组成，求萃取相E与萃余相R的量mE 和mR 及组成 y、x。 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。 原料液与溶剂一次性接触。 萃取相与萃余相达到平衡。
水包油（O/W）型
油包水（W/O）型
降低界面张力，降低表面自由能 界面电荷 界面膜 增大介质黏度
4）生物类料液引起的乳化现象
• 原因——蛋白质是一种天然乳化剂
• 种类——大多形成W/O型
5）去乳化方法
加热 稀释 离心 过滤 静电 电解质 顶替法 转型法
一、单级萃取
来决定。
根据萃取目标物质的介电常数，寻找极性相接近的溶剂 作为萃取溶剂，也是溶剂选择的重要方法之一。
三、萃取分离的影响因素
1.萃取剂的影响与选择原则
① 萃取剂的选择性 萃取剂的选择性系数β大，则此种萃取剂的选择性好 ② 萃取剂与原溶剂的互溶度 ③ 萃取剂的物理性质 萃取剂与稀释剂之间应有较大的密度差，且二者之间 的界面张力适中 ④ 萃取剂的化学性质 化学稳定性好，不易分解，闪点高，且对人体无毒性 或毒性低 ⑤ 萃取剂的回收 蒸馏 ⑥ 萃取剂经济好，价廉易得，且对设备腐蚀性小、安全性 好
第八章 萃取-萃取计算
I
P
R2 R1
B R • • • • •
E
S
O
x
三元体系的相平衡关系也可在直角坐标系中表达。 x：萃余相中的平衡组成； y：萃取相中的平衡组成。 曲线：OHIP即为一定温度下的分配曲线。 分配曲线位于y=x直线的上方。
8.2.4 分配曲线和分配系数
• 一定温度下，液液两相达到相平衡，组分A在萃取相与萃余相 中的组成之比为分配系数kA，即：
FR ' E' = F E'R'
式中，E’为萃取液量，kg或kg/h。
(F是E’和R’的和点。)
解析法： 物料衡算 总物料衡算： 组分A物料衡算： 有： F+S=E+R=M
Fx FA + Sy SA = Ey A + Rx A = Mz A
M (z A − xA ) E= yA − xA
F ( x FA − x' A ) E' = y ' A − x' A
M
G K zB
B
8.2.2 溶解度曲线和平衡联结线
A • 溶解度曲线RPE • 曲线以外：均相区 • 曲线以内及上：两相区 • 将两相区内的点M静置后得到 两平衡液相R2和E2. 二者成为 共轭相； • 联结R2E2的线称为联结线。 M2点为R2和E2的和点， R2(或E2)为M2与E2(或R2)的差 S 点。 •
8.2 三元体系的液液相平衡
8.2.1 三元体系在三角形相图中的组成表示
A C F zA D zS • 如右图： • 顶点：纯组分 • 三条边：任一点表示二元混 合物；如C点表示溶质A和稀 释剂B的混合物； • 三角形内部任一点表示一个 三元混合物，如图中M点。 • FB，KS，BD分别代表 A,B,S的百分含量。 S • zA+zB+zS=1.0
液液萃取-8-3.
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2、多级逆流萃取的计算
1）萃取剂与稀释剂部分互溶的体系
E1 F R1 R2 M
E2 E3
△
RN
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F S M E1 RN
对第一级作总物料衡算
F E2 R1 E1或F E1 R1 E2
对第二级作总物料衡算
R1 E3 E2 R2或R1 E2 R2 E3
Mmin E kmin k2 k1
3）多级逆流萃取的最小溶剂用量
Y
Smin B / kmin
O XR
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XF
X
四、连续逆流萃取的流程与计算
1、连续逆流萃取的流程
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2、连续逆流萃取的计算
1）理论级当量高度法
h n( HETS )
2）传质单元法
B dX XF h X n K X a X X
-B/S2
-B/S3 X2 U X1
-B/S1
V XF
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b）解析法 分配曲线： 设：
Y KX
——萃取因子
KS Am B
Ys XF 1 K) n ln( ln( 1 Am ) X YS n K
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三、多级逆流萃取的流程与计算
1、多级逆流萃取的流程
F M S0 M1 FS0
E1 R1 R2 ห้องสมุดไป่ตู้3 M1 M2 M3 E2 E3
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2）萃取剂和稀释剂不互溶的体系 a）直角坐标图解法
对第一级 ： Y1 Y0 B S1 ( X 1 X F )
第2到N级 ： Y Y B S ( X X ) 2 0 2 2 1
第八章 液液萃取
② 原料液与溶剂充分混合、分相，形成的液-液两相较易分层。
③ 脱溶剂得到溶质，回收溶剂。溶剂易于回收且价格低廉。
(4) 萃取后组成之间的变化
萃取后:
yA xA yB xB
脱出溶剂后： yA xA
使组分A、B得到一定程度的分离。
(5)萃取操作的适用范围
萃取过程本身并未完全完成分离任务，而只是将难于分 离的混合物转变成易于分离的混合物，要得到纯产品并回收 溶剂，必须辅以精馏（或蒸发）等操作。
萃取操作一般用于： (1) 混合液中各组分的沸点很接近或形成恒沸混合物，用一般精
馏方法不经济或不能分离； (2) 混合液中含热敏性物质，受热易分解、聚合或发生其它化学
变化； (3) 混合液中需分离的组分浓度很低，采用精馏方法须将大量的
稀释剂汽化，能耗太大。
萃取操作在化学和石油化学工业上得到广泛发展 如：乙酸乙酯溶剂萃取石油馏分氧化所得的稀醋酸-水溶液 以SO2为溶剂从煤油中除去芳香烃。
B xSD xSM xSC
S
(B) 分量与合量的质量与直线上相应线段的长度成比例，即：
C / D DM CM
C / M DM CD
D / M CM CD
CD线上不同的点代表C、D以不同质量比进行混合所得的混合物； 混合物M可分解成任意两个分量，只要这两个分量位于通过M点的 直线上，在M点的两边即可。
② 组成的单位 常用质量分率表示(原则上可用任意单位)。
（2）杠杆定律
描述两个混合物C和D形成一个新
的混合物M时，或者一个混合物
A
M分离为C和D两个混合物时其
质量之间的关系。
(A) M点为C与D点的和点，C点 为M点与D点的差点，D点为 M点与C点的差点。分点与
第八章液液萃取PPT课件
单相区 混溶点 联结线 两相区 溶解度曲线
M
溶解度曲线和联结线
● 辅助曲线 ● 画法 ● 用途
● 临界混溶点
A
R4 R3 R2
R1 B
G
P E4 N E3
H E2
K
E1
J
S L
辅助曲线的做法和应用
二、分配系数与分配曲线
kA
y x
● 选择萃取剂的一个重要参数
● KA值愈大,萃取分离的效果愈好 ● KA=f (种类、操作温度和溶质组成 ) ● 能斯特（Nernst）定律
求: 所需理论级数N; 离开各级的萃余相和萃取相的量和组成
● 求解方法
● 萃取剂与原溶剂互不相溶时
（1）直角坐标系中图解计算
Y E , N ＝ A B / S X R ， － N A X R ， N － 1 A ＋ Y S
（2）解析法
平衡关系 纯溶剂
Y＝mX
Y E , N ＝ AB / S X － R , N A X R , N - 1 A
通常应考虑以下因素
1．物系的物性 2．需要的理论级数 3. 处理量的大小 4．液体在设备内的停留时间
5．其它
分散相的选择
参考以下原则
（1）为增大相际接触面积，一般将流量大者作为分散相
（2）当两相流量比相差很大时，为减小轴向返混，宜将 流量小者作为分散相；
（3）粘度大的液体宜作为分散相；对填料、筛板润湿性 较差的液体宜作为分散相；成本高、易燃易爆的液 体宜作为分散相。
(1)三角形的任何一个边上的任一点， 均代表一 个二元混合物,如图中E，F
(2)三角形内的任一点，均代表一个三元 混合物，如图中M。
A
0.8
0.6
化工原理第八章第一节讲稿
Solvent Extraction 第一节 概述
一、液液萃取简介 二、液液萃取在工业上的应用 三、液液萃取的基本流程
2019/3/31
一、液液萃取简介
1、萃取原理
在欲分离的液体混合物中加入一种与其不溶或部分互溶 的液体溶剂，经过充分混合，利用混合液中各组分在溶剂中 溶解度的差异而实现分离的一种单元操作。 溶质 A ：混合液中欲分离的组分 混合液中的溶剂 稀释剂（原溶剂）B： 萃取剂S： 所选用的溶剂
3）混合液含热敏性物质（药物）
4、萃取操作的特点
•选择适宜的溶剂是一个关键问题 •两个液相应具有一定的密度差 •溶质与萃取剂的沸点差大有利
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二、液液萃取在工业上的应用
1、液液萃取在石油化工中的应用
•分离轻油裂解和铂重整产生的芳烃和非芳烃混合物
•用酯类溶剂萃取乙酸，用丙烷萃取润滑油中的石蜡 •以HF-BF3作萃取剂，从C8馏分中分离二甲苯及其同分异构体
2、在生物化工和精细化工中的应用
•以醋酸丁酯为溶剂萃取含青霉素的发酵液 •香料工业中用正丙醇从亚硫酸浆废水中提取香兰素 •食品工业中TBP从发酵液中萃取柠檬酸
3、湿法冶金中的应用
用溶剂LIX63-65等螯合萃取剂从铜的浸取液中提取铜
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三、液液萃取的基本流程
单级萃取或并流接触萃取
多级错流萃取 单组分萃取
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2、基本过程描述
•加料 •混合 •分相 •排除 •纯化和回收 萃取相 (S+A+B) 萃余相 (B+A+S) 混合液 A+B 搅拌 萃取剂 (溶剂S)
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3、分离对象
液液萃取
1.3液液萃取过程的特点
（1）萃取过程中相互接触的两相（均为液相）必须依靠两 相之间之间的密度差火外界输入能量进行两相的分离。
（2）萃取过程中的两液相间的密度差、界面张力以及两液
相的粘度等物理性质以及水箱和有机相对设备材质的 亲和性都是十分重要的因素。 （3）在萃取过程中，轴向混合的影响严重。轴向混合是指 把导致两相流动的非理想性，并使两相在萃取设备内
②超临界萃取与尿素包合技术联用 • 又称超临界萃取结晶法。利用尿素可与脂 肪酸化合物形成包合物，而且分子结构和 不饱和度不同的化合物与尿素的包合程度 不同这一特性来实现组分的分离，可用于 从鱼油中提纯EPA和DHA。
③超临界萃取与色谱分离联用 • 如从向日葵种子中提取维生素E时同硅胶吸 附柱联用； • 从美丽猪屎豆种子中萃取单猪屎豆碱时同 离子交换柱联用。
2
0 . 0664
A
0 . 3 0 . 0664 0 .3
100 % 77 . 87 %
⑶ 两级逆流萃取
b' mS B 1 . 5 45 30 2 . 25
将有关数据代入下式，可求得X3
XF X
X3
N
b'
N 1
1
b ' 1
1 0 . 3 ( 2 . 25 1) 2 . 25 1
⑵ 将45kg/h的萃取剂分成两等份进行两级错 流萃取每级萃取剂加入量为： 1 1 S 1 S 45 22 . 5 kg/h 2 2
b mS B
i
1 . 5 22 . 5 30
1 . 125
将有关数据代入下式，可解出X2
X2 XF (1 b )
第八章 液-液萃取
h H OR N OR
当分配曲线为直线时，萃余相总传质单元数的解析计算式为：
N OR Ys XF 1 1 1 K ln (1 ) 1 Y A A m X S m 1 n Am K
第四节 液－液萃取设备
一、混合 — 澄清槽
二、塔式萃取设备
B YE ( X R X F ) S ——单级萃取的操作线方程
Y
Y1 E1
B S
X1 XF X
二、多级错流接触萃取的流程与计算
1.多级错流接触萃取的流程
2.多级错流萃取的计算
(1)萃取剂和稀释剂部分互溶的体系
F M S0 M1 FS0
E1 R1 R2 R3 M1 M2 M3 E2 E3
用溶剂LIX63-65等螯合萃取剂从铜的浸取液中提取铜
单级萃取装置示意图
三、液液萃取的基本流程
单级萃取或并流接触萃取 多级错流萃取 单组分萃取
多级逆流萃取 萃取
连续逆流萃取
双组分萃取（回流萃取）
第二节 三元体系的液－液相平衡
一、组成在三角形相图上的表示方法
二、液-液平衡关系在三角形相图上的表示法
(2)界面张力
界面张力较大时，有利于分层；界面张力过
大，难以使两相混合良好；
界面张力较小时，两相难以分离。 首要考虑的还是满足分层的要求。 一般不选界面张力过小的萃取剂。
(3)粘度
粘度小对萃取有利
5.一般工业要求
化学稳定性、不易聚合、分解，有阻垢的热稳定性， 抗氧化的稳定性，对设备的腐蚀性小，无毒，来源容易，
(2)萃取剂和稀释剂不互溶的体系
a）直角坐标图解法 对第一级 ：Y1 Y0 B S1 ( X 1 X F ) 第2到N级 ： Y Y B S ( X X ) 2 0 2 2 1
第8章 萃取
①三角形相图 2. 平衡关系
溶解度曲线、联结线、混溶点、褶点(或称 临界混溶点)、 辅助曲线等概念
yA yB ②分配曲线 kA = kB = xA xB 温度和压力对相平衡关系的影响：
●压力：影响较小,可忽略； ●温度：温度升高，溶解度增大 , 两相区减小,
不利于萃取操作。
3. 萃取计算 ①部分互溶物系
（3）溶剂与原溶剂的互溶度 溶剂与原溶剂的互溶度
B 、S 互溶度小，两相区大， y B ↓ β 也越大， 对萃取有利。
当 B、S 完全不互溶， y B =0
β →∞，选择性最好。
（4）溶剂的可回收性 采用的方法是：蒸馏，蒸发，结晶等方法。 （5）溶剂的物理性质 密度差，界面张力，粘性 密度差大，界面张力适中，粘度较低。 （6）稳定性，腐蚀性，价格。 。5Leabharlann 萃取设备 了解结构、工作原理、特点
1.以纯溶剂S单级萃取分离A、、B 混合液。 已知 F = 200kg。 量从原料液中的0.3降到萃 余液中的0.1(质量分率)。 试求：S = ? E = ? 若用含少量A的溶剂作为萃取剂， 分离要求
1.0 A
不变， 定性分析萃取相的量是增大还是减小？
0.6 0.4
4.B-S部分互溶物系的单级萃取操作中， 在维持相同萃余相浓度条下，若用含有 少量溶质的萃取剂S‘代替溶剂S，则萃取 相E量与萃余相量R之比将 （增加 增加、 增加 不变、减少）；萃取液的浓度将 （增 加、不变 不变、降低）。 不变 5.分离某原料液，溶剂用量和分离要求 一定时，多级逆流萃取比多级错流萃取 所需的理论级数 。 （多、少） 少
各级物料衡算 qmEi+1 − qmRi = qmEi − qmRi−1 = qmD (8.3.6)
液液萃取
M点的横坐标表示萃取剂S的质量百分数 xS 0.3
纵坐标表示溶质A的质量百分数 xA 0.4
xB 1 xA xS 1 0.4 0.3 0.3
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2、杠杆法则 ——萃取物料衡算的依据
一、单级萃取的流程与计算
1、单级萃取的流程 2、单级萃取的计算
1）萃取剂与稀释剂部分互溶的体系
原料液F
xF
萃取剂S
ys
萃余相R
xR
萃取相E
yE
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E' FR' R' FE'
E’
E'R' F
F● D
FD Smin F DS R’ ● R
1）萃取剂和稀释剂部分互溶的体系
F M S0M1 FS0
E1
R1 M1 R2 M2
E2 E3
R3
M3
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2）萃取剂和稀释剂不互溶的体系
a）直角坐标图解法 对第一级 ： Y1 Y0 B S1 (X1 X F ) 第2到N级 ： Y2 Y0 B S2 ( X 2 X1)
Y
E1 Y1
B S
X1
XF X
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二、多级错流接触萃取的流程与计算
第八章液液萃取
第八章液液萃取第八章液液萃取第一节概述液液萃取是分离液体混合物的单元操作，它是依据待分离溶液中各组分在萃取剂中溶解度的差异来实现传质分离的。
8-1-1 萃取的工艺流程萃取过程通过加入第二相萃取剂的方法将一个难分离的液体混合物变成两个易分离的混合物，萃取装置后通常还设有萃取相和萃余相的回收分离装置。
对于一个合理的萃取工业流程，应着重解决下面三个问题：（1）选择一个合适的萃取剂；(2) 提供一个具有良好传质条件的萃取设备；（3）完成萃取的后续分离过程。
8-1-2 萃取分离的应用场合在下列情况下可以考虑采取萃取操作：（1）分离沸点相近或有恒沸物的混合液。
（2）混合液中含有热敏物质，采用萃取方法可避免物料受热破坏（3）混合液中溶质A的浓度很稀时第二节液液相平衡8-2-1 三角形相图一、组成表示方法三角形坐标图通常有等边三角形坐标图、等腰直角三角形坐标图两种。
在三角形坐标图中，每个顶点分别代表一个纯组分，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。
三角形坐标图内任一点代表一个三元混合物系。
二、物料衡算和杠杆定律物料衡算在三角形相图中满足杠杆定律，可由此得到组成和量的相互关系：E=E?MMRR上式表明由溶液R和E混合后得到的混合液组成点M必定在直线RE上，其在线上的位置可由杠杆定律给出；反过来，若混合液M可以分为R和E两部分，已知点M和R（或E），可由杠杆定律在直线MR （或ME）上定出点E（或R）的位置和组成。
通常将M称为R与E的和点，而R（或E）为M与E（或R）的差点。
8-2-2 部分互溶体系的平衡相图一、溶解度曲线、联结线及临界混溶点溶解度曲线用来表示三元部分互溶体系的A、B和S的相平衡关系，它是在一定的温度和压强下由实验测定的。
溶解度曲线将三角形相图分为两个区域，曲线以内为两相区，曲线以外为单相区。
处于两相区内状态点的溶液在达到平衡，静置后会形成两相，两相组成的坐标点应处于溶解度曲线上。
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第八章液液萃取
第一节概述
液液萃取是分离液体混合物的单元操作，它是依据待分离溶液中各组分在萃取剂中溶解
度的差异来实现传质分离的。
8-1-1 萃取的工艺流程
萃取过程通过加入第二相萃取剂的方法将一个难分离的液体混合物变成两个易分离的混
合物，萃取装置后通常还设有萃取相和萃余相的回收分离装置。
对于一个合理的萃取工业流
程，应着重解决下面三个问题：（1）选择一个合适的萃取剂；(2) 提供一个具有良好传质条件
的萃取设备；（3）完成萃取的后续分离过程。
8-1-2 萃取分离的应用场合
在下列情况下可以考虑采取萃取操作：
（1）分离沸点相近或有恒沸物的混合液。
（2）混合液中含有热敏物质，采用萃取方法可避免物料受热破坏
（3）混合液中溶质A的浓度很稀时
第二节液液相平衡
8-2-1 三角形相图
一、组成表示方法
三角形坐标图通常有等边三角形坐标图、等腰直角三角形坐标图两种。
在三角形坐标
图中，每个顶点分别代表一个纯组分，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。
三角形坐标图内任一点代表一个三元混合物系。
二、物料衡算和杠杆定律
物料衡算在三角形相图中满足杠杆定律，可由此得到组成和量的相互关系：
M
E
E
M
R
R
上式表明由溶液R和E混合后得到的混合液组成点M必定在直线RE上，其在线上的位置可由杠杆定律给出；反过来，若混合液M可以分为R和E两部分，已知点M和R（或E），可由杠杆定律在直线MR（或ME）上定出点E（或R）的位置和组成。
通常将M称为R与E的和点，而R（或E）为M与E（或R）的差点。
8-2-2 部分互溶体系的平衡相图
一、溶解度曲线、联结线及临界混溶点
溶解度曲线用来表示三元部分互溶体系的A、B和S的相平衡关系，它是在一定的温度
和压强下由实验测定的。
溶解度曲线将三角形相图分为两个区域，曲线以内为两相区，曲线以外为单相区。
处于两相区内状态点的溶液在达到平衡，静置后会形成两相，两相组成的坐标点应处于溶解度曲线上。
互为平衡的两相的组成点的连线为联结线。
两相区内的任意一点都可以作出一条联结线，联结线的两端为互成平衡的共轭相，因此两相区是萃取操作能够进行的范围。
通过实验测得的联结线
R 1E 1, R 2E 2, R 3E 3……,以联结线为斜边，过联结线的两个端点，分
别作AB 边和BS 边的平行线，两线相交得到交点
J,K,H ……, 连接这若干个交点所得的曲线
即为辅助曲线。
利用辅助曲线，由已知共轭相之一的组成，就可以很方便的求出共轭相的另一组成。
辅助曲线与溶解度曲线交点为临界混溶点或褶点。
二、分配系数与分配曲线
分配系数是选择萃取剂的一个重要参数，用符号
k A 表示，
x
y k A
对于某溶剂其值愈大，表明溶质更易在萃取相中富集，采用该溶剂做萃取剂进行萃取分离的效果愈好。
k A 一般不是一个常数，它随着物系的种类、操作温度和溶质组成的变化而
变化，但在低浓度时，
k A 的值变化较小可近似认为是常数。
以对角线
y=x 为辅助线，根据三角相图中共轭相
R 、E 中组分A 的组成，在直角坐标
x-y 图上定出对应点，将这若干个点连成的平滑曲线即为分配曲线。
由于联结线的斜率各不相同，所以分配曲线总是弯曲的，若联结线斜率为正值，分配曲线在对角线的上方，若斜率为负值，曲线就在对角线的下方。
斜率的绝对值越大，曲线距对角线越远，而分配曲线与对角线的交点即为临界混溶点
8-2-3 萃取剂的选择
萃取操作中，选择合适的萃取剂非常关键。
基于液液相平衡热力学，一般需要对以下参数进行综合考虑。
一、选择性
选择性系数β是组分A 与B 的分配系数之比，其意义类似于蒸馏中的相对挥发度α ,可
以作为萃取分离难易程度的判据。
若
β＞1，说明组分A 在萃取相中的相对含量比萃余相中的
高，即组分A 、B 得到了一定程度的分离
;当B 组分不溶解于萃取剂时，
β为无穷大。
若
β=1，A 、B 两组分不能用此萃取剂分离，即所选择的萃取剂是不适宜的。
二、萃取剂与原溶剂的互溶度
萃取剂与原溶剂的互溶度越小，则在相图上的两相区越大，萃取可操作的范围也越大。
因此选择与组分B 具有较小互溶度的萃取剂能够有较大的选择性，取得较好的分理效果。
一
般情况下，温度降低，互溶度减小，对萃取过程有利，但是温度降低会使液体的粘度增加，不利于输送及溶质在两相间的传递。
三、萃取剂回收的难易与经济性
要求萃取剂
S 与原料液中的各组分的相对挥发度要大，不应形成恒沸物，并且最好是组
成低的组分为易挥发组分。
若被萃取的溶质不挥发或挥发度很低时，则要求S 的汽化热要
小，以降低能耗。
四、萃取剂的其它物性
第三节
萃取过程计算
8-3-1 单级萃取过程一、原溶剂与萃取剂互溶
对此过程的计算，一般已知原料液的流量
F 和溶质A 的质量分数w FA ，萃取剂中A 的质量
分数w SA ，体系的相平衡数据和分离要求（萃余相的质量分数w RA ），要计算所需的萃取剂用
量S ，萃取相的量
E ，萃余相的量
R 和萃取相组成
w EA 。
对此过程，物料质量衡算满足：
M
R E S F MA
RA EA SA FA w M w R w E w S w F 萃余相R 和萃取相E 是达平衡的，则在三角相图上
w EA 和w RA 的组成点在一条联结线
上，因此利用三角相图和杠杆定律能够很方便求出未知量。
对于一定的原料液量，存在两个极限萃取剂用量，在此二极限用量下，原料液与萃取剂的混合物系点恰好落在溶解度曲线上，如教材附图8-9中的点G 和点H 所示，能进行萃取分
离的最小溶剂用量
S min （和点G 对应的萃取剂用量）和最大溶剂用量
S max （和点H 对应的萃
取剂用量），其值可由杠杆定律计算，即
S
G min
G F F
S 二、原溶剂与萃取剂不互溶
若萃取剂与原溶剂互不相溶，则在整个传质过程中，原溶剂B 和萃取剂S 的量是保持不
变的，将相平衡关系用分配曲线表示，两相中的组成用质量比表示。
此时溶质在两液相间的平衡关系可以用与吸收中的气液平衡类似的方法表示，即
RA
EA S FA X B Y S SY X B ＋S
F F
S H H max
或
S
FA RA
EA /Y X X S B Y ＋＝－上式表明
Y EA 和X RA 在X-Y 坐标系中为直线关系，这条直线通过点（
X FA ,Y S ），斜率为-
B/S,称为操作线。
将操作线延长与相平衡线相交，得到交点D(X 1,Y 1)，即为通过一个理论萃取
级后萃余相和萃取相中溶质
A 的浓度X 1和Y 1。
8-3-2 多级错流过程
在多级错流萃取操作中，原料依次通过各级萃取器，每级所得的萃余相进入下一级作为原料液，同时每一级均加入新鲜萃取剂。
如此萃余相经多次萃取，只要级数足够多，最终可得到溶质组成低于指定值的萃余相。
显然多级错流萃取的总溶剂用量为各级溶剂用量之和，原则上各级溶剂用量可以相等也可以不等。
在多级错流萃取过程的计算中，一般已知操作条件下的相平衡数据，原料液量F 及组成
w FA ，溶剂的量
S 和组成y S 和萃余相的组成
w RA ,要求所需理论级数
N 和离开各级的萃余相和
萃取相的量和组成。
这个求解过程对于原溶剂B 与萃取剂S 部分互溶的物系一般也是通过图
解法，它实质上是单级萃取图解法的多次重复。
其具体步骤如下（结合教材图
8-12）：
（1）由已知的平衡数据在三角形坐标图中绘出溶解度曲线及辅助曲线(图中未标出)，并
在此相图上标出
F 点。
（2）联结点F 、S 得FS 线，根据第一级F 、S 的量，依杠杆定律在
FS 线上确定混合物系点
M 1。
(3) 由于此时M1对应的平衡点R 1、E 1均不知，因此必须采用试差的方法借助辅助曲线作出
过M 1的联结线E 1R 1。
（4）第二级以R 1为原料液，加入量为S 的新鲜萃取剂，依杠杆定律找出二者混合点
M 2，按与(3)类似的方法可以得到
E 2和R 2，此即第二个理论级分离的结果。
（5）依此类推，直至某级萃余相中溶质的组成等于或小于规定的组成wRA 为止，
(6) 作出的联结线数目即为所需的理论级数。
对于原溶剂B 与萃取剂S 不互溶的物系，设每一级的溶剂加入量相等，则各级萃取相中
溶剂S 的量和萃余相中原溶剂
B 的量均可视为常数。
仍采用分配曲线表示相平衡关系，质量
比来表示两相组成，直角坐标图解法或解析法求取理论级数，其步骤如下：（1）根据X F 及Y S 在直角坐标内确定点L ，自点L 出发，作斜率-B/S 为的直线交分配曲线于
点E 1，LE 1即为第一级的操作线，
E 1点的坐标(X 1 ,Y 1)即为离开第一级的萃余相与萃取相的质。