[工学]201111萃取第三节.ppt

* * 第三节：液——液萃取过程的计算 按操作方式分 分级接触式（重点） 连续接触式（一般介绍） 理论级：离开每级的萃取相和萃余相互为平衡 实际级数=理论级/级效率η 计算:操作型和设计型 1：B与S部分互溶物系的单级萃取计算 ①：设计型计算求解方法 一：单级萃取的计算 单级萃取的特点 原料液与萃取剂一次接触 萃取相与萃余相达到平衡 原料液F 萃取剂S 萃余相R 萃取相E 设计型计算求解方法： 分离要求：一般规定萃余相R的xR 或规定萃取相E的yE ⅱ ：依分离要求 、 原料的量 F 、组成xF 及萃取剂组yE成确定和点M， ⅲ：由物料衡算和杠杆规则求出个股流的量。 ⅰ：由已知的相平衡数据在等腰直角三角形坐标图中作出溶解度曲线及辅助曲线， ● F ● R E M E’ R’ D G 萃取液浓度最大时溶剂用量的确定 过S点作溶解度曲线的切线得点E，由E求得R，得体系点M ，根据杠杆规则可求得此时溶剂容量。 F ⅰ：依溶剂的用量 S 和ys 及原料的量 F 和xF 确定和点M： ⅱ：确定E，R的组成——图解试差法 ⅲ：确定E，R的量——杠杆定律 ②：操作型计算求解方法： ⅳ：确定萃取液与萃余液的组成及量 萃取液的量——杠杆定律 思考：萃取剂不是纯溶剂？ E 注意：对于B与S部分互溶物系的单级萃取计算 除了图解法外，还可通过质量衡算求取 对萃取过程 同理对脱除溶剂过程 A S B 完全不互溶物系相图 2：原溶剂B与萃取剂S不互溶物系的单级萃取计算 该类物系萃取时只有A的传递，萃取剂S和原溶剂B只分别出现在萃取相和萃余相中。故用质量比表示组成较方便。 此时不管萃取剂的用量为多少，其萃取液的组成都相同，即yE‘=100% 1级 溶质A物料衡算如下 若在操作范围内，以质量比表示组成的分配系数K为常数，则平衡关系可表示为 操作方程和平衡方程联立即可求出Y和S 例10—2：在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）的混合液中提取醋酸。已知原料液处理量为4000kg/h，用水量为3200kg/h，操作温度下E相和R相以质量分数表示的平衡数据如附表所示。试求：①单级萃取后E相和R相的组成及流量； ②E相和R相完全脱除溶剂后萃取液和萃余液的组成及流量；③操作条件下的选择性系数β；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的分配系数K=3.4，要求原料中溶质A有90％进入萃取相，则每千克原溶剂B需要消耗多少千克萃取剂S。 解：①单级萃取后E相和R相的组成及流量； 定F点 连接F、S 根据杠杆规则确定M点 借助辅助线用试差法确定过M点的共轭线ER，读出两相的组成 根据杠杆规则求两相的量 ②萃取液和萃余液的组成及流量； 连S、E并延长交ＡＢ于E?；并读得组成y?E=0.92 连S、R并延长交ＡＢ于R?；并读得组成x?R=0.073 根据杠杆规则确定E?和R? ③操作条件下的选择性系数β ； B、S可互溶度小选择性系数β高 ； ④每千克原溶剂B需要消耗多少千克萃取剂S（Ｂ和Ｓ可近似作为完全不互溶） 即每千克原溶剂B需要消耗2.65千克萃取剂S 二：多级错流萃取的计算 多级错流萃取的流程 多级错流萃取的特点 溶剂耗量较大，溶剂回收负荷增加 设备投资大 计算 设计型：已知Ｆ、xF，规定各级Ｓ量和分离要求，求所需的理论级数Ｎ。 操作型：已知理论级数，估计分离能力 两种计算解决方法基本相同，不再分别讲 M1 R1 E1 M2 R2 E2 M3 E3 R3 1：B与S部分互溶物系的多级错流萃取计算——图解 思考：到什么为止？ 2:B与S不互溶物系的多级错流萃取计算（每级S同） 第一级操作线方程 第二级操作线方程 第三级操作线方程 第n级操作线方程 每级操作线的斜率相同，操作线彼此平行 （1）: 图解法 思考：到什么为止？ （2）解析法 分配曲线： 设： ——萃取因子 三：多级逆流萃取的计算 多级逆流萃取的流程 思考： 第ⅰ级的原料、萃取剂、萃取相、萃余相？ 最终萃余相浓度的最小值受什么因素制约？ 思考： 最终萃取相浓度的最大值受什么因素制约？ 多级逆流的特点：连续逆流操作，分离程度较高 设计型计算：已知Ｆ、xF和S的组成ys，规定Ｓ/F（溶剂比）和分离要求，求所需的理论级数Ｎ。 解决方法： 每级内平衡 即Ei和Ri平衡，若能确定Ri 组成 xi 和 E i+1 组成 yi+1之间的关系， 即可求得理论级数（逐级计算)——类似精馏或吸收 R i-1 E i+1 Ri Ei i 1：B与S部分互溶物系的多级逆流萃取计算 ① ：三角形相图图解法 说明：M点是F、S的和点，也是E1、RN的和点。 ⅰ：整个体系物料衡算 思考：如何确定