精选课件化工原理 第十一章-液液萃取.ppt

11.1 概述 液-液萃取（抽提）：在液体混合物中加入一种与其不溶或部分互溶的液体溶剂，经过充分混合，分相，利用混合液中各组分在溶剂中溶解度的差异而实现分离的一种单元操作。又称溶剂萃取。 目的: 分离液-液混合物。 操作依据: 利用混合物中各组分在某一溶剂中的溶解度之间的差异。 萃取的分类 （1）按组分数目分： 多元体系：原料液中有两个以上组分或溶剂为两种不互溶的溶剂 三元体系：原料液中含有两个组分，溶剂为单溶剂 （2）按有无化学反应分： 物理萃取：萃取过程中，萃取剂与原料液中的有关组分不发生化学反应 化学萃取 本章主要讨论三元体系的物理萃取。 一般地，在下列情况下采用萃取方法更为有利。 （1） 原料液中各组分间的相对挥发度接近于1或形成恒沸物， 若采用蒸馏方法不能分离或很不经济； （2）原料液中需分离的组分含量很低且为难挥发组分，若采 用蒸馏方法须将大量稀释剂汽化，能耗较大； （3） 原料液中需分离的组分是热敏性物质，蒸馏时易于分 解、聚合或发生其它变化。 （4）其它，如多种金属物质的分离，核工业材料的制取，治 理环境污染等。 （2）解析法 若平衡线为Y=mX，则依据第九章式（9-75）同样方法可推导得到： Y E P1 S 0 X b=mS/B （12-15） 2、萃取剂与原溶剂部分互溶 1 2 N F xF x1 x2 xi Ri Ei+1 i xi-1 Ri-1 Ei E3 E2 E1 R1 R2 RN-1 RN EN xN-1 xN S S S E’,y’ R’ y1 y2 y3 yi yi+1 yN yS 多级逆流萃取流程 已知物系的相平衡关系数据，原料液的两F及其组成xF，最终萃余相组成x和萃取相组成y（或萃余液组成x’和萃取液组成y’ ），求萃取剂的用量S，所需的理论级数N等。 S = F ( MF / MS ) E1 / RN = MRN / ME1 R’、E’ 计算： E’ + R’ = F E’ / R’= FR’ / FE’ 图解法步骤及原理： 图12-18 溶剂部分互溶时多级逆流萃取图解 A B S F E’ M E1 RN R’ 1 2 N F xF x1 x2 xi Ri Ei+1 i xi-1 Ri-1 Ei E3 E2 E1 R1 R2 RN-1 RN EN xN-1 xN S S S E’,y’ R’ y1 y2 y3 yi yi+1 yN yS 第1级 即 第2级 ············ 第3级 第N级 D点为F与E1、R1与E2、R2与E3·······RN与S的差点 掌握：D点作法 操作点 A B S R1 F E’ D M E1 E2 E3 R2 R3 R’ 图12-18 溶剂部分互溶时多级逆流萃取图解 （12-18） 11.3.4 连续接触逆流萃取 分散相： （1）不宜与填料或塔壁材料相润湿，以免液滴在壁面上并聚，形成膜状流动，减小传质面积。 （2）分散相在塔内体积小，选昂贵或易燃液体作分散相。 重液（萃余相x） 轻液（萃取相y） 重液 (原料液xF） 轻液（萃取剂） ……………………………… 轻液层 填料层 重液层 轻液液滴并聚层 喷洒器 填料萃取塔 1、等级高度法 he——(HETS)Height Equivalent of a Theoretical Stage N——Number of Theoretical Stage HETS=f (物性、浓度、流量、塔结构) 重液（萃余相x） 轻液（萃取相y） 重液 (原料液xF） 轻液（萃取剂） ……………………………… 轻液层 填料层 重液层 轻液液滴并聚层 喷洒器 填料萃取塔 2、传质速率方程法 （12-19） x E+dE y+ dy E,y dh NA——溶质A由萃余相向萃取相传 递的速率，kg(A)/(m2.h); y ——萃取相中溶质组成，质量分率； y*——与萃余相平衡的萃取相溶质 组成，质量分率； Ky ——以萃取相溶质浓度差为推动力的 总传质系数。 （12-20） a ——单位塔体积中的相界面面积，m2/ m3; Ω——塔截面积，m2 ； E ——萃取相的流量， kg/h。 （1） 萃取相溶质浓度低时且两溶剂不互溶时 重液