7.1 预备知识 (课件）-《化工单元操作》同步教学（化学工业出版社）

7.1 预备知识 7.1 萃取预备知识 《化工单元操作》 7 萃取 7.1 预备知识 7.2 认知萃取装置的工艺流程 7.3 填料萃取塔的开车准备 7.4 填料萃取塔的正常操作 7.1 萃取预备知识 7.1 预备知识 7.1.1 概述 7.1.2 液液相平衡 7.1 萃取预备知识 7.1.1 概述 手工洗衣服为例 打完肥皂、揉搓后，如何将肥皂沫去除呢？ 用清水多次漂洗 经验表明：每盆水揉搓的时间越长（即萃取越接近平衡），拧得越干（即萃取与萃余相相分离越彻底），所用漂洗次数越少（即错流级数越少）。 7.1 萃取预备知识 萃取：在液体混合物（原料液）中加入一个与其基本不相混溶的液体作为溶剂，造成第二相，利用原料液中各组分在两个液相中的溶解度不同而使原料液混合物得以分离的单元操作。亦称溶剂萃取，简称萃取或抽提。 1. 相关概念 7.1 萃取预备知识 液-液萃取: 以液体为萃取剂时，如果含有目标产物的原料也为液体。 液-固萃取: 如果含有目标产物的原料为固体，则称此操作为或浸取。 1. 相关概念 7.1 萃取预备知识 原料液，用F表示； 选用的溶剂称为萃取剂，以S表示，要有较好的溶解选择性； 原料液中易溶于S的组分，称为溶质，以A表示； 难溶于S的组分称为原溶剂（或稀释剂），以B表示； 萃取所得到的含溶质较多的溶液称为萃取相，以E表示； 剩余的溶液称为萃余相，以R表示。 1. 相关概念 7.1 萃取预备知识 7.1 萃取预备知识 （3） 原料液中需分离的组分是热敏性物质。这种物料蒸馏时易于分解、聚合或发生其它变化。 （4）高沸点有机物的分离。用萃取方法代替技术很高的真空蒸馏、分子蒸馏，可降低能量消耗。 （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； 一般地，在下列情况下采用萃取方法更为有利。 2. 液－液萃取在工业上的应用 7.1 萃取预备知识 7.1.2 液液相平衡 根据萃取操作中各组分的互溶性，可将三元物系分为以下三种情况： ①溶质A可完全溶于B及S，但B与S不互溶； ②溶质A可完全溶于B及S，但B与S部分互溶； ③溶质A可完全溶于B，但A与S及B与S部分互溶。 习惯上，将①、②两种情况的物系称为第Ⅰ类物系，而将③情况的物系称为第Ⅱ类物系。在萃取操作中，第Ⅰ类物系较为常见，以下主要讨论这类物系的相平衡关系。 7.1 萃取预备知识 1. 三角形相图 等边三角形坐标图 非等腰直角三角形坐标图 等腰直角三角形坐标图 三角形坐标图通常 表示溶质在萃取相和萃余相的平衡分配关系、萃取剂和稀释剂两相的相对数量关系和互溶状况。 7.1 萃取预备知识 在三角形坐标图中，AB边以A的质量分数作为标度，BS边以B的质量分数作为标度，SA边以S的质量分数作为标度。 顶点分别代表一个纯组分，即顶点A表示纯溶质A，顶点B表示纯原溶剂（稀释剂）B，顶点S表示纯萃取剂S。 任意边上的任一点代表一个二元混合物系，第三组分的组成为零。 例如AB边上的E点，表示由A、B组成的二元混合物系，由图可读得：A的组成为0.40，则B的组成为（1.0–0.40）= 0.60，S的组成为零。 7.1 萃取预备知识 2. 物料衡算与杠杆定律 A B S R E F M E R 由总物料衡算得 M=R+E 原料液F 萃取剂S 萃余相R 萃取相E xFA zA yA xA 7.1 萃取预备知识 数量关系：和点与差点的量之间的关系符合杠杆原理，即 根据杠杆规则，若已知两个差点，则可确定和点；若已知和点和一个差点，则可确定另一个差点。 7.1 萃取预备知识 在恒温下，向此二元混合液中加入适量的溶质A并充分混合，使之达到新的平衡，静置分层后得到一对共轭相，其相点为R1、E1，然后继续加入溶质A，重复上述操作，即可以得到n+1对共轭相的相点Ri、Ei (i=0,1,2,……n)，当加入A的量使混合液恰好由两相变为一相时，其组成点用K表示，K点称为混溶点或分层点。联结各共轭相的相点及K点的曲线即为实验温度下该三元物系的溶解度曲线。 在一定温度下，将组分B与组分S以适当比例相混合，使其总组成位于两相区，设为M，则达平衡后必然得到两个互不相溶的液层，其相点为R、E。 3. 溶解度曲线 7.1 萃取预备知识 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，Ei和Ri，联结两共轭液相相点的直线称为联结线，如图中的RiEi线(i=0,1,2,……n)。 两相区 均相区 溶解度曲线 联结线 联结线的斜率 通常联结线的斜率随混合液的组成而变，但同一物系其联结线的倾