第八章液液萃取PPT课件
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8.1 概 述
一、基本概念 液-液萃取：用溶剂分离液体混合物中的组分，
又称溶剂萃取。
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
2.体系
三元体系（三个组分，即：A、B、S）
A—溶质 三元体系 B—稀释剂(原溶剂)
S—萃取剂(新溶剂)
R—萃余相
相
E—萃取相
二、基本过程
1.过程简图 参见图8-1所示。
XRAN,＝mXR S/ABN,－ 11
令 bm/SB
XRA，N＝XRbA，N 1－1
XRA,N＝（bX1F）N
YEA ,N＝ mX RA N,（ bm 1） X FN
8-3-3 多级逆流过程
● 流程
● 计算
一般已知: 操作条件下的相平衡数据， 原料液量F及组成wFA， 溶剂的量S和组成wSA和萃余相的组成wRA
萃取本身并未能直接完成分离任务，只是将 一个难分离的原料液转化为两个易分离的混合液， 萃取相和萃余相。要想彻底分离，过程必须是萃 取与脱溶剂联合。类似于吸收操作中的吸收与解 吸联合。
8.1 液液相平衡
一、三角形相图 三角形的三个顶点A、B、S各代表一
种纯组分，习 惯上以顶点A表示纯溶
A
0.8
0.6
EEM RRM
A
R
wRA
wMA wEA
M E
B
S
wRS
wMS
wES
EwMA wRAwMSwRS R wEAwMA wESwMS
图 8-3 物料衡算与杠杆定律
8.2 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
● 实验测定 ● 联结线 ● 两相区是萃取操作能够进行的范围
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。
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
(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
0.4
M
E
0.2
B
0.2 F 0.4 0.6
0.8
S
三角形相图的组成表示 方法
3、物料衡算和杠杆定律
● 组成不同的两种溶液混合 时，各溶液间量于组成的图 解关系
（1）处理量大，传质效率高
（2）两液相流量比范围大
（3）设备结构简单，易于放大，操作方便，运转稳定可靠，适应性强
ห้องสมุดไป่ตู้（4）易实现多级连续操作，便于调节级数
（二）填料萃取塔 ● 结构 ● 优点 ● 缺点
不能处理含固体的悬浮液！
（三）转盘萃取塔 ● 结构
转盘 固定环
● 优点
● 缺点
转盘萃取塔
萃取设备的选用
三、萃取剂的选择
● 选择性 ● 萃取剂与原溶剂的互溶度 ● 萃取剂回收的难易与经济性 ● 萃取剂的其它物性
8-3 萃取过程计算
8-3-1 单级萃取过程
● 流程 ● 基本计算式
F ,wFA
混合器
M, wMA
E, wEA
澄清器
S, wSA
单级萃取流程示意图
R, wRA
F SE R M
F w F A S w S A E w E A R w R A M w MA
四个要素
主要设备 物流方向 组分名称 表示符号
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
物料受热破坏 • 萃取-脱溶剂联合
过程特点
• 与吸收相仿，操作工序、分离装置必须联合。 • 吸收-解吸联合分离装置 • 萃取-脱溶剂联合
0.4
M
E
0.2
质，顶点B表示纯稀释剂，顶点S表示 纯萃取剂，三者的位置是上A、下B、 右S。
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，标号
B
0.2 F 0.4 0.6
0.8
S
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。
2.相图的标绘与组成读取
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
（一） 三角形坐标图解法
（二）直角坐标图解法
1．B与S部分互溶
多级逆流萃取的直角坐标图解法
2．B与S不互溶
一、 要求
8-4 萃取设备
● 提供较大的相界接触面积 ● 较强的流体湍动程度 ● 能使两相在接触后分离完全
（一） 混合澄清器
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
● 计算
一般已知： 原料液的流量F和溶质A的质量分数wFA， 萃取剂中A的质量分数wSA， 体系的相平衡数据和分离要求（萃余相的质量分数wRA）
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wEA
● 求解方法
SFw wMFA AwwSM AA
EMw wEM AAww RRAA
● 杠杆定律
RMw wEEAA wwRM AA
● 最小溶剂用量和最大溶剂用量
Smin
F
FG GS
Smax
F
FH HS
● 萃取剂与原溶剂互不相溶时
直角坐标系中图解计算
Y E ＝ A B /S X － R X A F ＋ A Y S
8-3-2 多级错流过程
● 流程
● 计算
一般已知: 操作条件下的相平衡数据， 原料液量F及组成wFA， 溶剂的量S和组成yS和萃余相的组成wRA
一、基本概念 液-液萃取：用溶剂分离液体混合物中的组分，
又称溶剂萃取。
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
2.体系
三元体系（三个组分，即：A、B、S）
A—溶质 三元体系 B—稀释剂(原溶剂)
S—萃取剂(新溶剂)
R—萃余相
相
E—萃取相
二、基本过程
1.过程简图 参见图8-1所示。
XRAN,＝mXR S/ABN,－ 11
令 bm/SB
XRA，N＝XRbA，N 1－1
XRA,N＝（bX1F）N
YEA ,N＝ mX RA N,（ bm 1） X FN
8-3-3 多级逆流过程
● 流程
● 计算
一般已知: 操作条件下的相平衡数据， 原料液量F及组成wFA， 溶剂的量S和组成wSA和萃余相的组成wRA
萃取本身并未能直接完成分离任务，只是将 一个难分离的原料液转化为两个易分离的混合液， 萃取相和萃余相。要想彻底分离，过程必须是萃 取与脱溶剂联合。类似于吸收操作中的吸收与解 吸联合。
8.1 液液相平衡
一、三角形相图 三角形的三个顶点A、B、S各代表一
种纯组分，习 惯上以顶点A表示纯溶
A
0.8
0.6
EEM RRM
A
R
wRA
wMA wEA
M E
B
S
wRS
wMS
wES
EwMA wRAwMSwRS R wEAwMA wESwMS
图 8-3 物料衡算与杠杆定律
8.2 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
● 实验测定 ● 联结线 ● 两相区是萃取操作能够进行的范围
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。
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
(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
0.4
M
E
0.2
B
0.2 F 0.4 0.6
0.8
S
三角形相图的组成表示 方法
3、物料衡算和杠杆定律
● 组成不同的两种溶液混合 时，各溶液间量于组成的图 解关系
（1）处理量大，传质效率高
（2）两液相流量比范围大
（3）设备结构简单，易于放大，操作方便，运转稳定可靠，适应性强
ห้องสมุดไป่ตู้（4）易实现多级连续操作，便于调节级数
（二）填料萃取塔 ● 结构 ● 优点 ● 缺点
不能处理含固体的悬浮液！
（三）转盘萃取塔 ● 结构
转盘 固定环
● 优点
● 缺点
转盘萃取塔
萃取设备的选用
三、萃取剂的选择
● 选择性 ● 萃取剂与原溶剂的互溶度 ● 萃取剂回收的难易与经济性 ● 萃取剂的其它物性
8-3 萃取过程计算
8-3-1 单级萃取过程
● 流程 ● 基本计算式
F ,wFA
混合器
M, wMA
E, wEA
澄清器
S, wSA
单级萃取流程示意图
R, wRA
F SE R M
F w F A S w S A E w E A R w R A M w MA
四个要素
主要设备 物流方向 组分名称 表示符号
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
物料受热破坏 • 萃取-脱溶剂联合
过程特点
• 与吸收相仿，操作工序、分离装置必须联合。 • 吸收-解吸联合分离装置 • 萃取-脱溶剂联合
0.4
M
E
0.2
质，顶点B表示纯稀释剂，顶点S表示 纯萃取剂，三者的位置是上A、下B、 右S。
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，标号
B
0.2 F 0.4 0.6
0.8
S
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。
2.相图的标绘与组成读取
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
（一） 三角形坐标图解法
（二）直角坐标图解法
1．B与S部分互溶
多级逆流萃取的直角坐标图解法
2．B与S不互溶
一、 要求
8-4 萃取设备
● 提供较大的相界接触面积 ● 较强的流体湍动程度 ● 能使两相在接触后分离完全
（一） 混合澄清器
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
● 计算
一般已知： 原料液的流量F和溶质A的质量分数wFA， 萃取剂中A的质量分数wSA， 体系的相平衡数据和分离要求（萃余相的质量分数wRA）
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wEA
● 求解方法
SFw wMFA AwwSM AA
EMw wEM AAww RRAA
● 杠杆定律
RMw wEEAA wwRM AA
● 最小溶剂用量和最大溶剂用量
Smin
F
FG GS
Smax
F
FH HS
● 萃取剂与原溶剂互不相溶时
直角坐标系中图解计算
Y E ＝ A B /S X － R X A F ＋ A Y S
8-3-2 多级错流过程
● 流程
● 计算
一般已知: 操作条件下的相平衡数据， 原料液量F及组成wFA， 溶剂的量S和组成yS和萃余相的组成wRA