化工原理13分析报告.ppt

超临界萃取的应用实例 许多反应产物中有效成分的浓度很低，用精馏或蒸发进行浓缩的能耗很大。用超临界CO2萃取可将有机物从水相转入CO2相，以达到节能的目的。 超临界萃取在生化工程中的应用 稀水溶液中有机物的分离 用超临界CO2萃取氨基酸、去除链霉素生产中的甲醇等有机溶剂以及从单细胞蛋白游离物中提取脂类等。 活性炭的再生 用超临界CO2萃取法可解决传统的高温再生或化学再生中存在的高费用、吸附剂损失以及二次污染等问题。 补充CO2 再 生 器 再 生 器 压缩机 吸附质 换热器 液-液萃取设备 液-液萃取设备必须同时满足两相的充分接触（传质）和较完全的分离。液-液两相间密度差小，界面张力不大，为了提高萃取设备的效率，通常要补给能量，如搅拌、脉冲、振动等。 萃取设备的分类 产生分散相的动力 微分接触式 逐级接触式 重力差 喷啉塔、填料塔 筛板塔、流动混合器 机械搅拌 转盘萃取塔、搅拌萃取塔、振动筛板塔 混合澄清器 脉冲 脉冲填料塔、脉冲筛板塔 ?脉冲混合澄清器 离心力作用 连续式离心萃取器 逐级式离心萃取器 常见工业萃取设备 逐级接触式萃取设备：混合澄清槽 常见工业萃取设备 筛板塔 常见工业萃取设备 振动筛板塔 常见工业萃取设备 转盘塔（RDC） 常见工业萃取设备 不对称转盘塔（偏心转盘塔） 1 - 转盘；2 - 横向水平挡板；3 - 混合区； 4 - 澄清区；5 - 环形分割板；6 - 垂直挡板 既保持了转盘塔结构简单、传质效率高、生产能力大等特点，分开的澄清区可使分散相液滴反复进行凝聚-再分散，减小轴向混合，提高萃取效率。 常见工业萃取设备 翻斗式萃取器 常见工业萃取设备 静态混合器 常见工业萃取设备 单级离心萃取器 常见工业萃取设备 芦威（Luwesta）式离心萃取器 常见工业萃取设备 波德（Podebielniak）式离心萃取器 常见工业萃取设备 离心萃取器 常见工业萃取设备 离心萃取器 常见工业萃取设备 离心萃取器 常见工业萃取设备 液泛现象 萃取设备的选择 不同的萃取设备有各自的特点。设计时应根据萃取体系的物理化学性质、处理量、萃取要求及其它因素进行选择。 (1) 物系的稳定性和停留时间：要求停留时间短可选择离心萃取器，停留时间长可选用混和澄清器。 (2) 所需理论级数：所需理论级数多时，应选择传质效率高的萃取塔，如所需理论级数少，可采用结构与操作比较简单的设备。 (3) 处理量：处理量大可选用混合澄清器、转盘塔和筛板塔，处理量小可选用填料塔等。 (4) 系统物性：易乳化、密度差小的物系宜选用离心萃取设备；有固体悬浮物的物系可选用转盘塔或混和澄清器；腐蚀性强的物系宜选用结构简单的填料塔；放射性物系可选用脉冲塔。 (5) 厂房条件：面积大的厂房可选用混合澄清器；面积小、但高度不受限制的厂房可选用塔式设备。 (6) 费用：设备的一次性投资和维护。 (7) 经验：对特定设备的实际生产经验。 温度对萃取过程的影响 相图上两相区的大小，不仅取决于物系本身的性质，而且与操作温度有关。一般情况下，温度上升，互溶度增加，两相区减小。温度特别高时，两相区会完全消失，致使萃取分离不能进行。 二苯基己烷 廿二烷 糠醛 0.8 0.6 0.4 0.2 0.8 0.6 0.4 0.2 0.2 0.4 0.6 0.8 45 ?C 80 ?C 115 ?C 140 ?C 甲基环戊烷 正己烷 苯胺 0.8 0.6 0.4 0.2 0.8 0.6 0.4 0.2 0.2 0.4 0.6 0.8 45 ?C P P 34.5 ?C 25 ?C 萃取过程的计算 理论级：离开萃取器的萃取相与萃余相互成平衡。 对分级式萃取过程，可先求出所需理论级数，然后由基于质量传递速度的级效率确定所需的实际级数。 由相际传质所产生的热效应较小，可视为等温过程。 单级萃取的计算 计算任务：给定 F、xF、yS、xR（或x’R）等条件，根据相平衡数据和物料衡算求出 S，E、yE、E’、y’E。 萃取相 E, yE 萃余相 R, xR 料液 F, xF 萃取剂 S, yS 萃取液 E’, y’E 萃余液 R’, x’R 脱除 S 脱除 S 根据平衡数据作出溶解度曲线及辅助线。 已知 xF, 在 AB 边上定出 F 点，由萃取剂组成确定 S0 点。联结 FS0，代表原料液与萃取剂的混合液 M 点必在 FS0 线上。 单级萃取的计算：萃取剂与稀释剂部分互溶 单级萃取可间歇或连续操作。计算方法有解析法和图解法。 图解法 A B S R E E’ R’ F 由 xR（或 xR’）定出 R 点（若知 R’ 点，连 SR’ 线与溶解度曲线的交点即为 R 点）。再由 R 点利用辅助曲线求出 E 点，则 RE 与 F S0 线的交点即为混合