中国石油大学化工原理萃取

BX F SY BX
12
四、应用场合-之一
沸点接近或相对挥发度接近于1的物系分离： 沸点接近或相对挥发度接近于1的物系分离：
1
环己烷（A)与苯(B)常压沸点为80.73OC、 80.1OC,α→１，加入糠醛后,α可达到2分离： 恒沸物分离：
上层：苯0.761，乙醇0.189，水0.05
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三、三元物系的相平衡关系-辅助曲线
辅助曲线 辅助曲线 Auxiliary Auxiliary curve curve
方法一： 联结线E1R1、E2R2、E3R3、 E4R4，分别从E1、E2、E3、E4点作AB 平行线，与由R1、R2、R3、R4点分 别作的BS平行线相交，连结各交点 得辅助曲线； 辅助曲线与溶解度曲线的交点即 为临界混溶点P。
S MS F FM
S↑M向S移动
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三、三元物系的相平衡关系
-B、S完全不互溶
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三、三元物系的相平衡关系
-B、S部分互溶
A
根据A、B在S中溶解度的不同分为三种情况：
A A
B A－B完全互溶 A－S完全互溶 B－S部分互溶
S B A－B完全互溶 A－S部分互溶 B－S部分互溶
S
B A－B完全互溶 A－S部分互溶 B－S部分互溶
-总结
纯物质— 三角形顶点 A、B、S
A
二元混合物—三角形的边AB、BS、SA 三元混合物—三角形内部的点M 如何确定点的坐标？
M
B
S
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二、物料衡算与杠杆定律
1.物料衡算 1.物料衡算 material material balance balance
两种不同浓度的溶液U和V(均含有A、B和S)混 合后形成混合溶液M,则U、V和M的质量及组成关 系为:
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三、三元物系的相平衡关系-临界混溶点
A
临界混溶点 Plait ： 临界混溶点 Plaitpoint point ：
对B、S两相混合物，当加入A的量使 混合液恰好变为均相的点称为混溶点。 两个共轭相组成相同时的混溶点称为 临界混溶点，以P表示。
B
P E1 E
S
R1 R
M1 d
注 P点将溶解度曲线分为萃取相区域与萃余相区域。一般临界混溶点并不 是溶解度曲线的最高点。
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四、应用场合-之四
浓度低且为难挥发组分的分离： 浓度低且为难挥发组分的分离： 以乙酸乙酯为萃取剂从 稀醋酸水溶液中回收醋 酸（90%左右）。
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五、萃取剂S的选择
选择性好： 选择性好：
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五、萃取剂S的选择
E 、 R 易分相： E 、 R 易分相：
为使萃取相 E 与萃余相 R 能较快的分层，要求萃取剂 S 与稀释剂B有较大的密度差。
原料液F (A+B) 萃取剂 (S)
混合槽
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二、简单的萃取过程
-沉降分离
E yA R xA
萃取相 萃余相
萃取相，以E表示(A+SE+B少) 萃余相，以R表示 (B+A少+SR)
沉降分离
6
二、简单的萃取过程
-脱除溶剂
萃取液E’ 萃取相 SE S 萃余相 SR 萃余液R’
脱除溶剂
E和R脱溶剂后分别得萃取液 (E’) 和萃余液 (R’) 萃取液(Solvent-free extract，A+B少) ， 萃余液(Solvent-free raffinate，B+A少)。
B
R1 R
M1 d
E1 E
S
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三、三元物系的相平衡关系-共轭相
溶解度曲线： 溶解度曲线：
A 0.8 0.6 0.4 0.2 0.2
单相区
0.4 0.6
两相区
0.8 0.2 S
E R M
0.8 0.6 0.4
B
溶解度曲线将三角形分 为两个区域：曲线以内为 两相区,曲线以外的为单相 区。 共轭相 (Conjugate phase) ：互成平衡的液相。 其组成分别由R和E点表 示。
S
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三、三元物系的相平衡关系-作法P1
溶解度曲线（以 B 、 S 部分互溶）： 溶解度曲线（以 B 、 S 部分互溶）：
A
在纯组分B中加S使其溶 解（d1），S加到一定数量 后，到达R点时，溶液由透明 变混浊，即S在B中达到饱 和，出现两相，R点称为分层 点（混溶点）, 继续加S，则 到达E点又重新透明， E点亦 称为分层点（混溶点） 。
S B
M
S
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一、三元组成的表示方法-△
顶点
纯组分 A 、 B 、 S ）的表达 纯组分 （ （ A 、 B 、 S ）的表达
A
点A：xA=100% 点B：xB=100% 点S：xS=100%
B S
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一、三元组成的表示方法-△
三边
二元混合物（ A+B,A+S,B+S )的表达 二元混合物（ A+B,A+S,B+S )的表达
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三、萃取过程特点-完全不互溶概念
完全不互溶特点： 完全不互溶特点：
(B和S)
⑴ 仅有组分A富集到E相，E相由A+S组成,脱SE后得到A ⑵ 组分B全部富集到R相，R相由A+B组成,分离A后得到B ⑶ 同单组分吸收过程一样，E、R相都是二元混合物
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三、萃取过程特点-完全不互溶物平
浓度表示与吸收接近： 浓度表示与吸收接近：
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第二节 萃取的基本原理
一、三元组成的表示方法 二、物料衡算与杆杠定律 三、三元物系的相平衡关系 四、分配系数kA与选择性系数 五、萃取过程在三角形相图上的表示
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一、三元组成的表示方法-问题的提出
y A yB 1
x A xB 1 y A yB 1
y A y B ys 1
A
F
如何确定 M 如何确定 M 点坐标？ 点坐标？
过M作S对边AB的平行线
S
M
B
xS ＝AF=0.3
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一、三元组成的表示方法-△
内部
三元混合物中 B 含量如何表达： 三元混合物中 B 含量如何表达：
A
如何确定M 如何确定M 点坐标？ 点坐标？
M
xB ＝1- xA - xS =0.3
S
B
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一、三元组成的表示方法
物料衡算: 总：U+V=M A： UyA+VxA=MzA S： UyS+VxS=MzS
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二、物料衡算与杠杆定律
2.杠杆定律的内容 2.杠杆定律的内容 (1) M、U、V三点共线。 (2)溶液U与溶液V的质量之比 等于线段MV与线段MU之比。即
U MV 或 U MU V MV V MU
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二、简单的萃取过程-工艺流程
原料液F (A+B) 萃取剂 (S) 萃取液E’
萃取相 萃余相
E R
-SE
S
-SR 萃余液R’
混合槽
沉降分离
脱除溶剂
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二、简单的萃取过程
-混合
原料液F由溶质A+稀释剂B组成; 溶质(Solute )，以A表示; 稀释剂(Diluter/Diluting agent )以B表示 萃取剂(Extractant )，以S表示;
A
P R4 R3 R2 R1
E4
E3 E2 E1
S
B
已知共轭相中任一相的组成，可利用辅助线得出另一相的组成。
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三、三元物系的相平衡关系-辅助曲线
辅助曲线 辅助曲线 Auxiliary Auxiliary curve curve
A
方法二： 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，连结各交点得辅 助曲线。 辅助曲线延长线与溶解度曲 B 线的交点即为临界混溶点P。
⑴ E相 气相, R相 液相 ⑵ 萃取剂S全部进入E相，稀释剂B全部进入R相
m XF A mB F mA YA Y m S E m XA X A mB R
B : BF BR B S : S SE A : FA E A R A BF X F S E Y BR X
U MU V MV
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二、物料衡算与杠杆定律
4.杠杆定律的总结 4.杠杆定律的总结 ａ)U、V 、M 三点共线，M 点为U与V点的和点，U（V) 点为M点与V（U)点的差点。 b)分量与合量的质量与直线 上相应线段的长度成比例。
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二、物料衡算与杠杆定律
5.杠杆定律的应用 5.杠杆定律的应用 U,V或M点的确定 原料中加入S
x A xS 1
x A xB xS 1
在精馏与吸收中 xA已知，xB=1-xA; yA已知，yB=1-yA
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一、三元组成的表示方法-问题的提出
三元物系平衡关系 三元物系平衡关系 如何表示？ 如何表示？
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一、三元组成的表示方法-解决方法
利用三角形……
A A A
M
B S B
M
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二、简单的萃取过程-总结
工业萃取过程由三个基本过程组成，即 (1)混合 使S和F（A+B)充分混合，实现溶质A由F向S传递。 (2)沉降分离 进行萃取相E和萃余相R的分离。 (3)脱除溶剂 E和R脱溶剂得E’(A+B少)和R’ ( B+A少) ，S
循环使用。
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三、萃取过程特点
－与蒸馏、吸收比较
乙醇-水二元 混合物相图
苯
下层：苯0.017，乙醇0.316，水0.667
乙醇-水恒沸组成：乙醇 0.894 （mol%),水/乙醇≈0.12，加入 苯，形成三元恒沸物，乙醇： 0.23；水：0.226，水/乙醇≈1 。