填料萃取塔研究进展及应用
相关主题
- 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)。
➢ 超声-微波协同萃取：
将超声波与微波用于同一个提取工艺过程中来进行天然产物有效成分的提取；
2020/7/22
6
1 萃取技术简介
萃取精馏是在普通精馏的基础上,加入适宜的第三组分---萃取剂（也称溶 剂），以改变精馏塔内被分离关键组分（溶质）之间的相对挥发度，从而使难分 离物系转化为易分离的物系。选择合适的溶剂可以增强分离组分之间的相对挥发 度, 从而可以使难分离物系转化为容易分离的物系, 使分离成本降低。萃取精馏是 一种特殊精馏方法, 适用于近沸点物系和共沸物的分离。
若用萃取剂萃取溶液中的溶质 A，则分 配系数 kA 表示溶质 A 在两个平衡液相中的 分配关系；kA 值越大，说明溶质 A 在萃取 剂中的分配越高，萃取效果越好。
萃取相 （E相）
萃取余相 （R相）
1 萃取技术简介
萃取工艺
➢ 精馏萃取：
通过向接近精馏塔的顶部连续加入比需分离组分相对挥发度低的物质；
➢ 液液萃取：
2020/7/22
9
2. 规整填料在萃取技术中的应用
常用萃取塔设备
相分散的方法 重力
逐级接触设备 筛板塔
机械搅拌
机械震动 脉冲
偏心转盘塔
连续接触设备 喷淋塔 填料塔 挡板塔 转盘塔（RDC） 带搅拌器的多孔板萃取塔（Kuhni塔） 震动筛板塔（Karr萃取塔） 脉冲填料塔 脉冲筛板塔
2020/7/22
1 萃取技术简介
分配系数(partition coefficient)
在一定温度下，某组分在相互平衡的 E 相与 R 相中的组成比，称为 该组分的分配系数。即：
溶质A kA = yA/xA 溶质B kB = yB/xB 式中：yA、yB 分别为萃取相(E 相)中 组分 A、B 的质量分数；xA、xB 分别为萃 取余相(R相)中组分 A、B 的质量分数。
2020/7/22
14
2. 规整填料在萃取技术中的应用
规整填料塔萃取回收母液中咖啡因的应用研究
规整填料塔萃取回收母液中咖啡因的应用研究
➢ 振动筛板柱(柱内径38 mm，筛板高度2.3 m)在1：10的实验模型下进行
了实验，其实验结果表明，RPC在流比(S／F)为0.33～1，适当的操作频
率下，可使咖啡因的萃取收率在97％~99％。
➢ 拉西环作为散装填料，在填料塔(塔径58.6 mm，塔高1.32 In)中对其进
其中实验测定的方法主要包括：平衡釜方法测定溶剂存在下组分的相对挥 发度、沸点计法、气相色谱保留时间法、汽提法、液上空间气相色谱法。
此外，在萃取精馏溶剂的选择问题上，可利用计算机辅助分子设计 （CAMD），自二十世纪 80 年代 Gani 和Brignole提出此课题后到目前为止 已经取得了很大程度的进展。CAMD方法的建立包括问题的定义、分子合成 和分子评价三部分组成，其中分子合成是整个方法的核心。
利用溶质在两种互不相溶（或部分互溶）的液相之间分配不同的性质来实现液体混合物的分离或提纯；
➢ 超临界萃取：
利用超临界流体的特殊性能进行萃取的一种新型品效分离技术；
➢ 超声波萃取：
利用超声波频率来破坏目标萃取物与基体物之间的作用力从而达到萃取的目的；
➢ 固相萃取:
使用一种吸附性强的物质从溶剂试样中萃取出所含的微量被测有机组分；
上海化工研究院
填料萃取塔的研究进展及应用
国家高效分离塔填料及装置技术研究推广中心 Email：zhangTel：
汇报内容
1. 萃取技术简介 2. 规整填料在萃取技术中的应用 3. 填料萃取塔的研究进展
2020/7/22
2
1 萃取技术简介
萃取
相平衡关系
吸收
蒸馏
2020/7/22
3
1 萃取技术简介
萃取精馏
连续萃取精馏 间歇萃取精馏
连续萃取精馏过程一般采用双塔流程, 由萃取精馏塔和溶剂回收塔组成，连续
萃取精馏的流程设计非常重要；而间歇萃取精馏整个过程完全在单塔内实现原料
进料、萃取剂的加入及回收。
2020/7/22
7
1 萃取技术简介
萃取精馏的关键是溶剂的选择, 以往萃取精馏采用的溶剂是单一溶剂, 近年来 人们开始研究使用混合溶剂, 取得了良好效果。
10
2. 规整填料在萃取技术中的应用
填料萃取塔
填料萃取塔的构造与精馏或吸收使用的 填料塔基本相同，塔内装填适宜的填料，轻 液相由塔底进入，从塔顶排出；重液相由塔 顶进入，由塔底排出。萃取操作时连续相充 满整个塔中，分散相由分布器分散成液滴进 入填料层，并于连续液相接触传质。
2020/7/22
11
2. 规整填料在萃取技术中的应用
行了实验，其中氯仿作为连续相，实验结果表明，在流比为0.933时，可
以达到较好的萃取效果。
➢ 4台φ30的离心萃取器取代静态混合器组成串联的逆流萃取流程，对咖啡
因生产中的母液氯提环节进行改造，结果表明，萃取收率提高到99％，
氯仿用量降低了25％。
常洪委，高灿，陆莹莹等，规整填料塔萃取回收母液中咖啡因的应用研究， 现代化工，2014,34（8）：127-131
萃取，又称溶剂萃取或液液萃取，抽提，是利用系统中组分在溶剂中有不同
的溶解度实现液体混合物的分离或提纯的单元操作，即利用物质在两种互不相溶
（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使溶质从一种溶剂内转移至另一
种溶剂中的方法。
Light phase
杂质
萃取剂
溶质
原溶剂
Heavy phase
具有选择性高、分离效果好，易于实现连续化大规模生产等优点，广泛应用 于化学、冶金、食品等工业。
规整填料萃取塔的技术难点
轻液
核心部件：填料
内件：支撑件
重液
内件：液体收集器
核心部件：液体分布器
轻液
2020/7/22
再分布器 填料
重液 12
2. 规整填料在萃取技术中的应用 填料萃取塔
板波纹填料
金属丝网波纹填料
金属网孔波纹填料
多孔管式分布器
2020/7/22
wk.baidu.com莲蓬头分布器
槽式分布器
13
2. 规整填料在萃取技术中的应用
萃取精馏的溶剂选择需要满足如下条件： 1)高选择性； 2)溶剂的挥发度要远低于所需要分离的物系中最高沸点组分的挥发
度,从而使萃取剂的回收易于实现； 3)价廉易得； 4)毒性小, 腐蚀性要小, 对环境的污染少； 5)良好的热稳定性和化学稳定性； 6)相容性好；
2020/7/22
8
1 萃取技术简介
萃取精馏过程中萃取剂的筛选方法： ➢ 定性判断 ➢ 定量估算 ➢ 实验测定
将超声波与微波用于同一个提取工艺过程中来进行天然产物有效成分的提取；
2020/7/22
6
1 萃取技术简介
萃取精馏是在普通精馏的基础上,加入适宜的第三组分---萃取剂（也称溶 剂），以改变精馏塔内被分离关键组分（溶质）之间的相对挥发度，从而使难分 离物系转化为易分离的物系。选择合适的溶剂可以增强分离组分之间的相对挥发 度, 从而可以使难分离物系转化为容易分离的物系, 使分离成本降低。萃取精馏是 一种特殊精馏方法, 适用于近沸点物系和共沸物的分离。
若用萃取剂萃取溶液中的溶质 A，则分 配系数 kA 表示溶质 A 在两个平衡液相中的 分配关系；kA 值越大，说明溶质 A 在萃取 剂中的分配越高，萃取效果越好。
萃取相 （E相）
萃取余相 （R相）
1 萃取技术简介
萃取工艺
➢ 精馏萃取：
通过向接近精馏塔的顶部连续加入比需分离组分相对挥发度低的物质；
➢ 液液萃取：
2020/7/22
9
2. 规整填料在萃取技术中的应用
常用萃取塔设备
相分散的方法 重力
逐级接触设备 筛板塔
机械搅拌
机械震动 脉冲
偏心转盘塔
连续接触设备 喷淋塔 填料塔 挡板塔 转盘塔（RDC） 带搅拌器的多孔板萃取塔（Kuhni塔） 震动筛板塔（Karr萃取塔） 脉冲填料塔 脉冲筛板塔
2020/7/22
1 萃取技术简介
分配系数(partition coefficient)
在一定温度下，某组分在相互平衡的 E 相与 R 相中的组成比，称为 该组分的分配系数。即：
溶质A kA = yA/xA 溶质B kB = yB/xB 式中：yA、yB 分别为萃取相(E 相)中 组分 A、B 的质量分数；xA、xB 分别为萃 取余相(R相)中组分 A、B 的质量分数。
2020/7/22
14
2. 规整填料在萃取技术中的应用
规整填料塔萃取回收母液中咖啡因的应用研究
规整填料塔萃取回收母液中咖啡因的应用研究
➢ 振动筛板柱(柱内径38 mm，筛板高度2.3 m)在1：10的实验模型下进行
了实验，其实验结果表明，RPC在流比(S／F)为0.33～1，适当的操作频
率下，可使咖啡因的萃取收率在97％~99％。
➢ 拉西环作为散装填料，在填料塔(塔径58.6 mm，塔高1.32 In)中对其进
其中实验测定的方法主要包括：平衡釜方法测定溶剂存在下组分的相对挥 发度、沸点计法、气相色谱保留时间法、汽提法、液上空间气相色谱法。
此外，在萃取精馏溶剂的选择问题上，可利用计算机辅助分子设计 （CAMD），自二十世纪 80 年代 Gani 和Brignole提出此课题后到目前为止 已经取得了很大程度的进展。CAMD方法的建立包括问题的定义、分子合成 和分子评价三部分组成，其中分子合成是整个方法的核心。
利用溶质在两种互不相溶（或部分互溶）的液相之间分配不同的性质来实现液体混合物的分离或提纯；
➢ 超临界萃取：
利用超临界流体的特殊性能进行萃取的一种新型品效分离技术；
➢ 超声波萃取：
利用超声波频率来破坏目标萃取物与基体物之间的作用力从而达到萃取的目的；
➢ 固相萃取:
使用一种吸附性强的物质从溶剂试样中萃取出所含的微量被测有机组分；
上海化工研究院
填料萃取塔的研究进展及应用
国家高效分离塔填料及装置技术研究推广中心 Email：zhangTel：
汇报内容
1. 萃取技术简介 2. 规整填料在萃取技术中的应用 3. 填料萃取塔的研究进展
2020/7/22
2
1 萃取技术简介
萃取
相平衡关系
吸收
蒸馏
2020/7/22
3
1 萃取技术简介
萃取精馏
连续萃取精馏 间歇萃取精馏
连续萃取精馏过程一般采用双塔流程, 由萃取精馏塔和溶剂回收塔组成，连续
萃取精馏的流程设计非常重要；而间歇萃取精馏整个过程完全在单塔内实现原料
进料、萃取剂的加入及回收。
2020/7/22
7
1 萃取技术简介
萃取精馏的关键是溶剂的选择, 以往萃取精馏采用的溶剂是单一溶剂, 近年来 人们开始研究使用混合溶剂, 取得了良好效果。
10
2. 规整填料在萃取技术中的应用
填料萃取塔
填料萃取塔的构造与精馏或吸收使用的 填料塔基本相同，塔内装填适宜的填料，轻 液相由塔底进入，从塔顶排出；重液相由塔 顶进入，由塔底排出。萃取操作时连续相充 满整个塔中，分散相由分布器分散成液滴进 入填料层，并于连续液相接触传质。
2020/7/22
11
2. 规整填料在萃取技术中的应用
行了实验，其中氯仿作为连续相，实验结果表明，在流比为0.933时，可
以达到较好的萃取效果。
➢ 4台φ30的离心萃取器取代静态混合器组成串联的逆流萃取流程，对咖啡
因生产中的母液氯提环节进行改造，结果表明，萃取收率提高到99％，
氯仿用量降低了25％。
常洪委，高灿，陆莹莹等，规整填料塔萃取回收母液中咖啡因的应用研究， 现代化工，2014,34（8）：127-131
萃取，又称溶剂萃取或液液萃取，抽提，是利用系统中组分在溶剂中有不同
的溶解度实现液体混合物的分离或提纯的单元操作，即利用物质在两种互不相溶
（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使溶质从一种溶剂内转移至另一
种溶剂中的方法。
Light phase
杂质
萃取剂
溶质
原溶剂
Heavy phase
具有选择性高、分离效果好，易于实现连续化大规模生产等优点，广泛应用 于化学、冶金、食品等工业。
规整填料萃取塔的技术难点
轻液
核心部件：填料
内件：支撑件
重液
内件：液体收集器
核心部件：液体分布器
轻液
2020/7/22
再分布器 填料
重液 12
2. 规整填料在萃取技术中的应用 填料萃取塔
板波纹填料
金属丝网波纹填料
金属网孔波纹填料
多孔管式分布器
2020/7/22
wk.baidu.com莲蓬头分布器
槽式分布器
13
2. 规整填料在萃取技术中的应用
萃取精馏的溶剂选择需要满足如下条件： 1)高选择性； 2)溶剂的挥发度要远低于所需要分离的物系中最高沸点组分的挥发
度,从而使萃取剂的回收易于实现； 3)价廉易得； 4)毒性小, 腐蚀性要小, 对环境的污染少； 5)良好的热稳定性和化学稳定性； 6)相容性好；
2020/7/22
8
1 萃取技术简介
萃取精馏过程中萃取剂的筛选方法： ➢ 定性判断 ➢ 定量估算 ➢ 实验测定