第四章 萃取精馏

1 萃取剂的作用
由上式得溶剂存在下组分1和组分2的活度 系数之比为：
若三个双组分溶液均属于非对称性不大的 系统,各组分之间的相互作用可忽略, C=0
（2）
二、萃取精馏的原理
1 萃取剂的作用
以端值常数的平均值
代入上式并整理得柯干公式：
式中：
称为组分1的脱溶剂
基浓度，或称为相对浓度。
（3）
二、萃取精馏的原理
挥发组分进入溶剂中, 故也称为吸收区； 顶段(溶剂回收段): 分离易挥发组分和溶剂, 减
少溶剂的损失, 即使塔顶xS=0。
⑵萃取精馏工艺流程
特点： 1. 二塔串联;
2. S为难挥发组分, 一般在近于塔顶加入;
3. 一般采用汽相加料。
思考题： 为什么萃取精馏塔一般采用的是汽
相进料而不是液相进料？
⑵萃取精馏工艺流程
第四章 特殊精馏技术
第四章 主要内容
本章要求 4.1 共沸精馏 4.2 萃取精馏 4.3 加盐萃取精馏 本章小结 参考文献
思考题
本章要求：
❖4.1 共沸精馏 ❖ 1）理解共沸组成和共沸精馏过程的计算方法,
共沸剂的选择原则及加入量的分析。 ❖ 2）理解共沸精馏和萃取精馏含义,均相共沸物
和非均相共沸物的特征。 ❖4.2 萃取精馏 ❖ 1）掌握萃取精馏过程特点,萃取精馏的原理。 ❖ 2）理解萃取精馏过程溶剂作用原理,溶剂选择
L
,
xs
L
S qF
S
为维持塔内萃取剂浓度恒定， 需在进料处加入适量的萃取剂
二、萃取精馏的原理
萃取精馏的基本原理是基于加入萃取剂 后, 改变了原溶液中关键组分间的相对挥发 度, 即改变了原溶液组分间的相互作用力,构 成一个新的非理想溶液。
一般工业生产中, 萃取精馏塔多在常压 或压力不高的条件下操作, 因此汽相可以 近似看作理想气体, 但液相为非理想溶液
二、萃取精馏的原理
1 萃取剂的作用
对于理想气体、非理想溶液
12
K1 K2
p10 1 p20 2
由上式可知: 12的变化, 不但与各组分
的饱和蒸气压有关, 而且与各组分的活度 系数也有关。
二、萃取精馏的原理
1 萃取剂的作用
例如,在常压下醋酸甲酯(1)的沸点为57℃,甲 醇(2)的沸点为64.5℃, 沸点差为7.5℃, 其活度
,
故xS
xS
此时若只在塔的上部溶剂加入板加入溶 剂则提馏段各板上的溶剂浓度小于精馏段 各板上的溶剂浓度,因此,若采用液相进料时, 则除在塔上部溶剂加入板加入溶剂外, 还需 从进料口补充部分溶剂。
⑵萃取精馏工艺流程
气相进料的萃取精馏流程
xs
S
S
L
xs
液相进料的萃取精馏流程
L L qF,
xs
S
S
加料：
溶剂:加料口位于进料口之上(保证溶剂浓
度均匀)
;溶剂损失少,故只
需补充少量溶剂; 溶剂从塔底排出,
进入回收塔,再循环使用。
原料液:
① 汽相进料
L L qF
xS
S, SL
L L, xS
xS
⑵萃取精馏工艺流程
② 液相进料
L L qF L L,
xS
S
S
, L
xS
S S L qF
ln12
ln
p10 p20
T2
A12
1 2 x1
(6)
二组分物系的泡点温度
若(p10/p20)与温度关系不大,在 x1= x1’时,
ln 12 S
wk.baidu.com12
xS A1S
A2 S A12 1 2 x1
(7)
二、萃取精馏的原理
2 萃取剂的选择性
定义：
S12
12 S 12
1 p10 2 p20 S 1 p10 2 p20
p10 p20
T2
A12 1 2 x1
(6)
ln 12 S
12
xS A1S
A2 S
A12 1 2 x1
(7)
二、萃取精馏的原理
溶剂是如何改变组分1、2间的相对挥发度？
比较式(4)和(6)不难发现原因有二
(1)由于溶剂的加入, 使式(4)右方比式
溶(6剂)多S了对第原三料项液组分1、x2的S 不A,同1这S作一用项；A反2映S 了
加入的新组分不和原物系中的组分形成恒沸 物，只改变组分间的相对挥发度，而其沸点 比物系中其它组分的沸点高，从精馏塔的塔 釜引出 所加入的新组分称为萃取剂
⑵ 萃取精馏工艺流程
回收段 精馏段 提馏段
⑵萃取精馏工艺流程
主要设备：萃取精馏塔
塔结构：由三段组成 底段(即提馏段): 提馏出易挥发组分； 中段(即精馏段): 易挥发组分在该段被提浓,难
1 2 S 1 2
S12为溶剂的选择性, 它是衡量溶剂效果的一个重要指标。
上式表明, 萃取精馏之所以能提高( )12 ,
关键是溶剂的存在造成了待分离的两组分 间活度系数的变化。
二、萃取精馏的原理
ln12 S
ln
p10 p20
T3
A12 1
xS 1 2x1
xS A1S
A2S
(4)
ln 12
ln
1 萃取剂的作用
将式（3）代入（1）得：
ln12 S
ln
p10 p20
T3
A12 1
xS
1 2x1
xS A1S
A2 S
(4)
溶剂存在下, 组分1对组分2的相 对挥发度
三组分物系 的泡点温度
/如果xS＝0, 即对无溶剂S时的二组分系统, x 1= x1,可得
(5)
二、萃取精馏的原理
1 萃取剂的作用
系数为1=1.12, 2=1.53, 当t= 54℃时, 其12为
12
p10 1 p20 2
677 1.12 495 1.53
1.0004
注 ：54℃ 时 ，p10 677m m Hg, p20 495m m Hg
由此看出,相对挥发度不仅与物系的操作 条件有关, 而且与该物系性质也有关, 即活度 系数有关。
(2) 式(4)比(6)的第二项多乘了一个
1 x 小于1的数
,它反映了溶剂 S 对原料液
15
二、萃取精馏的原理
1 萃取剂的作用
对 于 气 相 为 理 想 气 体 、液 相 为 非 理 想 溶 液 ：
12
(
p10 p20
)( 1 2
)
（1）
p10 ： 组 分、压 力 、 温 度 一 定不, 可 改 变 。 p20
只有
1 2
增
加
，
才
12
会
增
加
。
问题：如何增加 12 ？
二、萃取精馏的原理
原则,萃取精馏的流程特点。 ❖ 3）了解共沸精馏的与萃取精馏的区别及各自
适用情况,加盐萃取精馏的原理、特点、工 业应用及流程。
4.2 萃取精馏
一、萃取精馏过程 二、萃取精馏的原理 三、萃取剂的选择 四、萃取精馏过程分析 五、萃取精馏过程理论级数的简捷计算
4.2 萃取精馏
一、萃取精馏过程 ⑴萃取精馏的定义