模块九 萃取 (课件）-《化工单元操作》同步教学（化学工业出版社）

模块九 萃取 化工原理 2024年4月15日3时47分 模块九：萃取 一、 萃取在工业生产中的应用 （一）液-液萃取在石油化工中的应用 （二）在生物化工中和精细化工中的应用 （三）湿法冶金中的应用 （四）食品化工中的应用 二、萃取操作及其特点 “萃取”就是在液体混合物（原料液F=A+B）中加入一个与原溶剂基本不相混溶的液体作为溶剂(萃取剂S），造成第二相，利用原料液某组分A在两个液相中的溶解度不同而使原料液混合物（溶质 A+原溶剂 B）得以分离的单元操作。 化工原理 2024年4月15日3时47分 化工原理 2024年4月15日3时47分 萃取过程为物质A从一液相转入与其不互溶或部分互溶的另一液相的传质过程。 以碘水溶液萃取分离为例，碘在四氯化碳中的溶解度远大于在水中的溶解度，大部分碘将从水溶液转入到四氯化碳有机溶剂中去，该过程就是萃取过程。 萃取分类： 液液（碘在水和四氯化碳中溶解 ）萃取 固液（水为溶剂萃取甜菜中糖分） 浸取 萃取和精馏都是分离液体混合物的操作。下述情况汇报下宜采用萃取分离： ① 混合液中各组分的沸点很接近或形成恒沸混合物。 ② 原料液中需分离的组分是热敏性物质。 ③ 原料液中需分离的组分浓度很低且难挥发，若采用蒸馏方法须将大量原溶剂汽化，能耗较大。 化工原理 2024年4月15日3时47分 三、萃取流程 化工原理 2024年4月15日3时47分 化工原理 2024年4月15日3时47分 四、萃取剂的选择 1.选择性:选择性系数β越大，分离效果越好，应选择β远大于1的萃取剂 。（两相平衡时，萃取相 E 中 A、B 组成之比与萃余相 R 中 A、B 组成之比的比值称为选择性系数。） 2.萃取剂回收的难易与经济性：萃取剂回收常用的方法是蒸馏、蒸发、反萃取等。 3.萃取剂的物理性质与化学性质 ⑴萃取剂S与原溶剂B的互溶度 ⑵密度 ⑶界面张力 ⑷黏度 ⑸化学稳定性 4.其它因素 还应考虑其它因素，如无毒或毒性小、无刺激性，难挥发，对设备的腐蚀性小，不易燃、易爆等。来源丰富，价格便宜，循环使用中损耗小。 化工原理 2024年4月15日3时47分 任务二 认知萃取设备 分类 ： 1.单件组合式 （混合澄清器 ） 2.塔式 （填料塔、筛板塔和转盘塔等 ） 3.离心式 （靠离心力造成相间分散接触 ） 化工原理 2024年4月15日3时47分 化工原理 2024年4月15日3时47分 化工原理 2024年4月15日3时47分 二、萃取设备的选用 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合澄清器。 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，如所需理论技术少，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 物系的物性 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合澄清器；腐蚀性强的物系宜选用简单的填料塔；放射性物系可选用脉冲塔。 ⑤ 其他 化工原理 2024年4月15日3时47分 任务三 获取萃取知识 图9－8 三角形相图 E点 ：xA=0.4 ;xB=0.6; xS=0；M点 ：xA=0.4 ; xS=0.3; xB=0.3 化工原理 2024年4月15日3时47分 1.体系分类： 第Ⅰ类物系 ：溶质A可完全溶于B及S，但B与S不互溶或 B与S部分互溶； 第Ⅱ类物系 ：溶质A可完全溶于B，但A与S及B与S部分互溶。 2.部分互溶物系的相平衡： 曲线将三角形相图分为两个区域：曲线以内的区域为两相区，以外的区域为单相区；位于两相区内的混合物分成两个互相平衡的液相，称为共轭相，联结两共轭液相相点的直线称为联结线，如图中的RE线。 萃取操作只能在两相区内进行。温度上升，互溶度增加，两相区减小。 化工原理 2024年4月15日3时47分 3.温度对相平衡关系的影响 化工原理 2024年4月15日3时47分 4.杠杆规则 用于描述两个混合物R和E形成一个新的混合物M时，或者一个混合物M分离为R和E两个混合物时，其质量之间的关系。 图9－11杠杠原理示意图 总物料衡算： 化工原理 2024年4月15日3时47分 5.单级萃取（理论级）在相平衡图上的表示 混合 平衡 分离回收 如图b 化工原理 2024年4月15日3时47分 6.分配系数 在一定温度下，当三元混合液的两个液相达平衡时，溶质在E相与R相中的组成之比称为分配