导图社区 化工原理 第12章 萃取
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第12章 萃取
概述
液液萃取
利用液体混合物中各组分在外加溶剂中溶解度的差异而分离该混合物的操作
外加溶剂称为萃取剂
萃取流程
萃取剂的选择
对溶质溶解性大
选择性好
B与S互溶度越小越好
萃取剂易于回收
萃取相与萃余相密度差异大
液-液相平衡关系及相图
三角形相图及其应用
三角形相图
①顶点代表纯组分 ②每条边代表二元溶液 ③相图中的点代表三元溶液 A%+B%+S%=100%
应用
查取浓度
表示混合、分离等过程
定量计算-杠杆原理
萃取过程中的相平衡关系
B与S部分互溶
溶解度曲线、辅助线、共轭线
分配曲线
分配系数ki、选择性系数
要求:选择性系数≠1,kA越大越好,kB越小越好
B与S完全不互溶
相平衡关系的图形表示:分配曲线
分级萃取计算
分类:物理萃取和化学萃取、二元萃取和多元萃取、微分接触式和分级接触式 理论级假定:离开的两相Ri、Ei呈相平衡关系
单级萃取的流程及计算
B、S部分互溶
图解法
确定点F、S(或S0)、点R或R,点E,作联结线,找到点M,利用杠杆原理求各量
解析法
最小萃取剂用量Smin
最大萃取液浓度yA,max
B、S完全不互溶
多级错流萃取
流程及特点
特点
每一级均用新鲜萃取剂,故传质推动力较大
萃取剂用量大,操作费用高
可以证明,若相平衡关系为线性,B与S不互溶,则当S1=S2=S3=SN=S时,溶质回收率最大。
计算-求级数N
当B、S部分互溶
连点F、S,由F、S大小和杠杆原理定和点M1
过M1作共轭线,定点R1、E1及其大小
连点R1、S,由R1、S大小和杠杆原理定和点M2
过M2作共轭线,定点R2、E2及其大小
如此反复,直至xN≤xR(指定)为止,共轭线的个数即为理论级数
当B、S完全不互溶
多级逆流萃取
特点:传质推动力较为均匀
计算(图解法)
溶剂比S/F对多级逆流萃取的影响
对指定的分离要求xN,S/F大小直接影响到△的位置
当△在右侧时,S用量越小,△越远离S
当△在左侧时,S用量越小,△越靠近S
S用量越小,操作线斜率与连接线斜率越接近,每个理论级的分离程度越小
作图法求(S/F)min
作梯级
萃取设备
液液传质的特点
液液两相密度差异小
液体表面张力较大,液滴易于合并而难于破裂;靠自身的重力来分散液滴往往不够,还常需外界提供能量以分散液滴,如加搅拌、振动脉冲等
易于产生返混现象,而使传质推动力下降
液液传质设备
无外加能量的萃取设备
填料塔
特点:填料起了分散液体的作用,并减轻连续相的返混
适用场合:不适用于有固体悬浮物的溶液
筛板塔
特点:筛板填料起了分散液体的作用,并减轻连续相的返混
有外加能量的萃取设备
混合澄清器、转盘塔等
思考
在萃取设备中,分散相的形成可借助哪些作用来达到? 重力、搅动或脉冲的作用
固液萃取(浸取)
固液萃取与液液萃取相比特点
传质速率更小
固体必须粉碎后才能浸取,否则传质面积太小
担体B与萃取剂S不互溶, 萃余相为三元体系,而萃 取相为二元体系,因此, 相图常用三角形相图
滞液量线(萃余相浓度的曲线)
联结线 必过点B