化工原理讲稿(下册)-应化第十一章萃取讲稿2共72页文档

二、单级萃取过程- 完全不互溶物系
图解法（已知xF、F、Y0,分离要求x，求S ）
①作分配曲线 ②由X确定点b，由(XF,Y0)确定点a ③连接ab,该线斜率为-B/S ④由斜率-B/S确定S
二、单级萃取过程- 完全不互溶物系
图解法（已知xF、F、Y0,萃取剂用量S,求x)
①作分配曲线 ②由(XF,Y0)确定点a ③由点a及斜率-B/S作操作线 ab,交分配曲线于点b ④由点b坐标确定X
二、单级萃取过程- 完全不互溶物系 解析法（平衡线为直线Y=KX）
操作线：YB S(XXF)Y0
YKX
交点： YBS(XXF)Y0
X
XF
S B
Y0
1 S K
B
令
SK
B
表示达平衡后的萃取相中溶质的量与萃 余相中溶质的量之比，称为萃取因数。
二、单级萃取过程- 完全不互溶物系
X
XF
S B Y0
S
1 K
二、单级萃取过程- 完全不互溶物系
物料衡算： BF XS0YBX SY
S(YY0)B(XFX)
操作线方程
YB SX－XFY0
二、单级萃取过程- 完全不互溶物系
物料衡算：
Y
BF XS0YBX SY
S(YY0)B(XFX)
操作线方程
YB SX－XFY0
Y0
0
XF
X
操作线方程在Y-X坐标图上为过点 （XF,Y0）,斜率为-B/S的直线
三、多级错流萃取过程- 部分互溶物系
图解法（ 以Ⅲ为例： 已知 xF、F、 S， NT 求x’ ）
①作溶解度曲线（辅助线！） A
② 确定F、S点
③由杠杆定律确定M1
④由M1及辅助线定R1、E1 ⑤由R1、S定M2
F
E1
M1
R1 R2 M2
E2 E3
⑥由M2及辅助线定R2、 E⑦2，由…RN及S定x’
B
X
XF
S B
Y0
1
当 Y0 0
X XF
1
则萃余率
BX 1 BXF 1
萃取率
B(X B F F X X)111 1
例题2
例：25℃下以水为萃取剂从醋酸质量分数为35%的醋酸(A)与氯仿(B)混合液 中提取醋酸。已知原料液处理量为2000kg/h，用水量为1600kg/h。操 作温度下，E相和R相以质量分数表示的平衡数据如下页附表所示。试求：
例题1
用水作萃取剂(S)，对醋酸(A)—苯(B)混合液进行萃取分离。在 25℃下醋酸—苯—水溶液的液—液相平衡数据如表11—l所示，依此 数据： (1)在直角三角形坐标图上标绘溶解度曲线；作出序号为2、3、4、6 、8组数据的平衡联结线；绘出辅助曲线并标出临界混溶点。 (2)试求与组成为25％醋酸、1％水、其余为苯的液相呈平衡的另一 液相的组成，并求出醋酸在两平衡液相中的分配系数KA的数值。
(1)单级萃取后E相和R相的组成和流量； (2)将E相和R相中的萃取剂完全脱除后的萃取液和萃余液的组成和流量？ (3)操作条件下的选择性系数； (4)若组分B、S可视为完全不互溶，且操作条件下以质量比表示相组成的分配
系数K=3.4，要求原料液中的溶质A有80%进入萃取相，则每千克原溶剂 B需要消耗多少千克的萃取剂S。
相平衡数据表
氯仿层(R相) 水层(E相) 氯仿层(R相) 水层(E相)
(wt%)
(wt%)
(wt%)
(wt%)
醋酸
水
醋 酸
水
醋酸
水 醋酸 水
0.00 0.99
6.77 1.38
17.7 2.28 2
25.7 4.15 2
0.0 99. 27.6 5.2 0 15 6
25. 73. 32.0 7.93 1 68 09
44. 48. 34.1 10.0
1
56
3
28
50. 34. 42.5 16.5 17 81
50.5 31.
6
1
1
49.4 25.
1
3
9
47.8 23.
7
2
8
42.5 16. 5 0
F
三、多级错流萃取过程 流程与符号：
三、多级错流萃取过程- 计算任务
理论上,每级S用量相等时总用量最小
Ⅰ给定理论级数及分离要求，求溶剂用量S Ⅱ给定溶剂用量及分离要求，求理论级数NT Ⅲ给定理论级数及溶剂用量，求E’及R’组成
A
①作溶解度曲线及辅助线
②确定F、S点
③由杠杆定律确定M
E’
④由M及辅助线试差法确定R、 E ⑤由R、E及SE、SR定R’、E’
F
R’ R
B
⑥由△确定x’
ME
S
二、单级萃取过程- 部分互溶物系 萃取剂极限用量 ：
原料量F及组成一定，增大S，M向S点靠近。
A
D点：最小溶剂用量，Smin G点：最大溶剂用量，Smax
A
B
S
第三节 萃取过程的计算
一、计算任务 二、单级萃取过程 三、多级错流萃取过程 四、多级逆流萃取过程
一、计算任务
分类（接触方式）：
（1）级式接触式：单级，多级错流，多级பைடு நூலகம்流 （2）连续（微分）接触式 计算任务（平衡关系已知）：
（1）给定理论级数及分离要求，求溶剂用量S （2）给定溶剂用量及分离要求，求理论级数NT （3）给定理论级数及溶剂用量，求E’及R’组成
二、单级萃取过程- 部分互溶物系
图解法（ 已知 xF、F、 x’求S ）
A
①作溶解度曲线及辅助线
②确定R’点
③连接R’S交溶解度曲线于点 E’
R ④由R及辅助线确定E ⑤连接RE,FS，两线相交于点
F
R’ R
B
M
E
M
S
⑥由杠杆定律确定S
二、单级萃取过程- 部分互溶物系
图解法（ 已知 xF、F、S求x’ ）
R3
M3
B
S
由xn<x给定求定NT
三、多级错流萃取过程 –完全不互溶物系
操作线方程（推导）
M1＝F+S=E1+R1
M2＝R1 + S ＝E2+R2
Mi＝Ri-1 + S ＝Ei+Ri
BF XS0YB1X S1Y B1X S0YB2X S2Y Bi-X 1S0YBiX SiY
二、单级萃取过程
流程：
萃取剂
S, y0
原料液F,
xF
萃取相
E, yA
萃余相
R, xA
脱除 SE 萃取液
E’,
y’A 萃余液
R’,
脱除 SR x’A
二、单级萃取过程－计算任务
平衡关系已知：
Ⅰ 已知xF及F，规定萃余液组成x’，求S用量（包 括E与R量及组成）。
Ⅱ 已知xF及F、 S用量，求萃余液组成x’ （包括E 与R量及组成）
萃取操作S应满足下列条件：
SminSSmax
FD M R
B
E G S0
S
二、单级萃取过程- 部分互溶物系 y’如何得到max,x’如何得到min
连接线如何影响 A
E max’
F
RC
E max M
B
Rmin
EC
S
二、单级萃取过程- 完全不互溶物系
Ⅰ 已知F ，xF及Y0，规定萃余液组成x，求S用量。 Ⅱ 已知F ,xF，Y0及S用量，求萃余液组成x’