化工原理第七章萃取
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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；
化工原理第七章萃取
目的: 分离液-液混合物。 依据: 利用混合物中各组分在某一溶剂中的溶 解度之间的差异。
化工原理第七章萃取
化工原理第七章萃取
混合传质过程：充分接触，相界面传质；
沉降分相过程：密度差分相E、R；
脱除溶剂过程：精馏、蒸发、结晶等。
化工原理第七章萃取
几个概念： 萃取剂(溶剂)S：所用的溶剂 原料液F：所处理的混合液（ A+B ） 溶质A：原料液中易溶于溶剂的组分； 原溶剂（稀释剂）B：难溶或不溶组分。
化工原理第七章萃取
化工原理第七章萃取
4.2.3杠杆规则
①杠杆规则
A
E、R(差点)与混合总组
成点M（和点）共线；
各物相的量符合
杠杆规则：
F
MR E ME R
E M R
B
S
化工原理第七章萃取
于A、B二元原料液F中
加入纯溶剂S，则混合
液总组成的坐标M点沿
A
SF线而变，具体位置
由杠杆规则确定:
MF S MS F
化工原理第七章萃取
化工原理第七章萃取
2、萃取分离的适用场合 ① α≈ 1：如芳烃与脂肪烃； ② 混合物蒸馏时形成恒沸物； ③ 欲回收的物质为热敏性物料； ④稀溶液，精馏能耗大：如稀 醋酸制备无水醋酸； ⑤ 稀有元素及环境治理：废水脱酚； ⑥ 分离极难分离的金属：核燃料等。
化工原理第七章萃取
3、萃取操作的特点 ① 外界加入萃取剂形成第二相，故萃取剂与 混合液只能部分互溶或完全不溶； ② 不能直接得到纯产品——过渡操作； ③ 常温操作，适合热敏性组分且节能； ④ 三元或多元体系，相平衡关系复杂，通常 需在三角形相图上表示；
F
E M R
B
S
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4.2.4萃取剂的选择
1. 萃取剂的选择性和选择性系数
① 溶剂要具有一定选择性，对A溶解度要大，对其
它组分溶解度要小。
萃取相：
萃余相：
评价指标——选择性系数。
有一对组分部分互溶时的分配曲线
化工原理第七章萃取
kA>1，联结线斜率>0，曲线在y=x上方； kA<1，联结线斜率<0，曲线在y=x下方； 若联结线倾斜方向变化，则与相交。这类物 系称为等溶度体系。
化工原理第七章萃取
采用同样方法可作出有两对组分部分互溶时的分配曲线
化工原理第七章萃取
4、温度对相平衡的影响 ① T↑→B及S中A溶解↑，分相区缩小； ② T影响曲线形状、联结线斜率及两相区的 面积，从而影响分配曲线形状； ③ 温度↑，Ⅱ类物系→Ⅰ类物系。
kA
yA xA
kB
yB xB
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。
化工原理第七章萃取
kA表明了组分在共轭相中的分配关系； kA=f(物系，T，浓度)。T↑ 、浓度↑→kA ↓； 恒温、恒压、低浓时， kA =可视为常数。
化工原理第七章萃取
2）分配曲线yA～xA图
A的量逐渐增加，直至 不再分相—混溶点（分 层点）。
化工原理第七章萃取
改变总组成，重复上述步骤，得到溶解度曲线。
两相区内的混合物为两个液相，达到平衡时，两
个液层称为共轭相，连接共轭液相组成坐标的直
线称为联结线。
化工原理第七章萃取
化工原理第七章萃取
化工原理第七章萃取
通常联结线的斜率随混合液的组成而变，但 同一物系其联结线的倾斜方向一般是一致 的，有少数物系，例如吡啶–氯苯–水，当混 合液组成变化时，其联结线的斜率会有较大 的改变
按组分互溶度，将三元混合液分为： ① A完全溶于B及S中，而B、S不互溶； ② A完全溶于B及S中，而B、S部分互溶； ③ A与B互溶，B与S和A与S部分互溶。
习惯上，将①、②两种情况的物系称为第Ⅰ 类物系，而将③情况的物系称为第Ⅱ类物 系。
化工原理第七章萃取
工业上常见的第Ⅰ类物系有： 丙酮(A)–水(B)–甲基异丁基酮(S)、 醋酸(A)–水(B)–苯(S) 丙酮(A)–氯仿(B)–水(S)； 第Ⅱ类物系有： 甲基环己烷(A)–正庚烷(B)–苯胺(S)、 苯乙烯(A)–乙苯(B)–二甘醇(S)。 在萃取操作中，第Ⅰ类物系较为常见，以下 主要讨论这类物系的相平衡关系。
—液萃取
化工原理第七章萃取
§1 概述 §2 三元体系的液—液相平衡 §3 萃取过程的计算 §5 液—液萃取设备
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4.1 概述
1、萃取操作的基本原理和过程 液液萃取（抽提）：在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，分相，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。又称溶剂萃取。
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。
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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。
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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。
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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；
化工原理第七章萃取
目的: 分离液-液混合物。 依据: 利用混合物中各组分在某一溶剂中的溶 解度之间的差异。
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化工原理第七章萃取
混合传质过程：充分接触，相界面传质；
沉降分相过程：密度差分相E、R；
脱除溶剂过程：精馏、蒸发、结晶等。
化工原理第七章萃取
几个概念： 萃取剂(溶剂)S：所用的溶剂 原料液F：所处理的混合液（ A+B ） 溶质A：原料液中易溶于溶剂的组分； 原溶剂（稀释剂）B：难溶或不溶组分。
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4.2.3杠杆规则
①杠杆规则
A
E、R(差点)与混合总组
成点M（和点）共线；
各物相的量符合
杠杆规则：
F
MR E ME R
E M R
B
S
化工原理第七章萃取
于A、B二元原料液F中
加入纯溶剂S，则混合
液总组成的坐标M点沿
A
SF线而变，具体位置
由杠杆规则确定:
MF S MS F
化工原理第七章萃取
化工原理第七章萃取
2、萃取分离的适用场合 ① α≈ 1：如芳烃与脂肪烃； ② 混合物蒸馏时形成恒沸物； ③ 欲回收的物质为热敏性物料； ④稀溶液，精馏能耗大：如稀 醋酸制备无水醋酸； ⑤ 稀有元素及环境治理：废水脱酚； ⑥ 分离极难分离的金属：核燃料等。
化工原理第七章萃取
3、萃取操作的特点 ① 外界加入萃取剂形成第二相，故萃取剂与 混合液只能部分互溶或完全不溶； ② 不能直接得到纯产品——过渡操作； ③ 常温操作，适合热敏性组分且节能； ④ 三元或多元体系，相平衡关系复杂，通常 需在三角形相图上表示；
F
E M R
B
S
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4.2.4萃取剂的选择
1. 萃取剂的选择性和选择性系数
① 溶剂要具有一定选择性，对A溶解度要大，对其
它组分溶解度要小。
萃取相：
萃余相：
评价指标——选择性系数。
有一对组分部分互溶时的分配曲线
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kA>1，联结线斜率>0，曲线在y=x上方； kA<1，联结线斜率<0，曲线在y=x下方； 若联结线倾斜方向变化，则与相交。这类物 系称为等溶度体系。
化工原理第七章萃取
采用同样方法可作出有两对组分部分互溶时的分配曲线
化工原理第七章萃取
4、温度对相平衡的影响 ① T↑→B及S中A溶解↑，分相区缩小； ② T影响曲线形状、联结线斜率及两相区的 面积，从而影响分配曲线形状； ③ 温度↑，Ⅱ类物系→Ⅰ类物系。
kA
yA xA
kB
yB xB
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。
化工原理第七章萃取
kA表明了组分在共轭相中的分配关系； kA=f(物系，T，浓度)。T↑ 、浓度↑→kA ↓； 恒温、恒压、低浓时， kA =可视为常数。
化工原理第七章萃取
2）分配曲线yA～xA图
A的量逐渐增加，直至 不再分相—混溶点（分 层点）。
化工原理第七章萃取
改变总组成，重复上述步骤，得到溶解度曲线。
两相区内的混合物为两个液相，达到平衡时，两
个液层称为共轭相，连接共轭液相组成坐标的直
线称为联结线。
化工原理第七章萃取
化工原理第七章萃取
化工原理第七章萃取
通常联结线的斜率随混合液的组成而变，但 同一物系其联结线的倾斜方向一般是一致 的，有少数物系，例如吡啶–氯苯–水，当混 合液组成变化时，其联结线的斜率会有较大 的改变
按组分互溶度，将三元混合液分为： ① A完全溶于B及S中，而B、S不互溶； ② A完全溶于B及S中，而B、S部分互溶； ③ A与B互溶，B与S和A与S部分互溶。
习惯上，将①、②两种情况的物系称为第Ⅰ 类物系，而将③情况的物系称为第Ⅱ类物 系。
化工原理第七章萃取
工业上常见的第Ⅰ类物系有： 丙酮(A)–水(B)–甲基异丁基酮(S)、 醋酸(A)–水(B)–苯(S) 丙酮(A)–氯仿(B)–水(S)； 第Ⅱ类物系有： 甲基环己烷(A)–正庚烷(B)–苯胺(S)、 苯乙烯(A)–乙苯(B)–二甘醇(S)。 在萃取操作中，第Ⅰ类物系较为常见，以下 主要讨论这类物系的相平衡关系。
—液萃取
化工原理第七章萃取
§1 概述 §2 三元体系的液—液相平衡 §3 萃取过程的计算 §5 液—液萃取设备
化工原理第七章萃取
4.1 概述
1、萃取操作的基本原理和过程 液液萃取（抽提）：在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，分相，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。又称溶剂萃取。