专题十七 认知萃取装置（课件）-《化工单元操作》（化工社）专题复习讲练测

专题十七 认知萃取装置 《化工单元操作》（第1版）化工社 专题复习讲练测 1 一.考纲解读 二.知识点梳理和重点概念复习 三.真题或常考题讲解 四.课内练习及讲评 五.内容归纳小结 CONTENTS 01 一.考纲解读 02 二.知识点梳理和重点概念复习 03 三.常考习题练习与讲解 04 四.课内练习与讲解 05 五.课堂小结 目录 考纲解读 01 萃取的概念、分类及应用。 理解三角形相图中各顶点、边和区域所代表的意义，如顶点代表纯组分，边代表二元混合物等。 物料衡算的基本原理和方法，能够根据给定的条件进行萃取过程的物料衡算。 溶解度曲线的绘制方法和意义。 单级萃取的流程和特点，分析单级萃取的优缺点。 不同萃取设备的优缺点和适用范围。 常见考点： 01 1.准确理解萃取的概念，能够清晰阐述其原理及特点。对萃取的分类方法要熟知，包括按不同标准进行的分类。 02 03 考纲解读 01 2.了解各种萃取设备的种类，掌握不同设备的优缺点和适用范围，能根据具体工艺要求选择合适的萃取设备。 3. 牢固掌握物料衡算的基本原理和方法，能够根据具体条件进行萃取过程的物料衡算。 考试要求： 考纲解读 01 选择题 下列属于液-液萃取的是、三角形相图中两相区如何判断 简答题 简述萃取的概念和分类、说明溶解度曲线在萃取中的作用、简述单级萃取和多级萃取的特点 填空题 萃取操作中，选择系数越怎样，说明萃取剂对溶质的选择性越好 易考题型： [图片] 考纲解读 01 知识点思维导图： [图片] 知识点梳理和重点概念复习 02 一、萃取 萃取是指在欲分离的液体混合物中加入一种适宜的溶剂，使其形成两液相系统，利用液体混合物中各组分在两相中分配差异的性质，易溶的组分较多地进入溶剂相，从而实现了混合液的分离。 通常，萃取可以分为液液萃取和固液萃取两种。液液萃取是利用均相液体混合物中各组分在某溶剂中溶解度的差异来实现分离的一种单元操作；固液萃取是利用溶剂分离固体混合物组分的方法，也称为浸取。 知识点梳理： [图片] 知识点梳理和重点概念复习 02 二、物料衡算与杠杆定律 设有组成为 的溶液R，及组成为 的溶液E，若将两溶液相混，混合物总量为M，其组成为 ，组成如图7-2中的M点表示。 则总物料衡算式及组分A 、组分S的 物料衡算式为： 知识点梳理： [图片] 知识点梳理和重点概念复习 02 三、平衡联结线 互成平衡的两相称为共轭相，如图7-3中萃余相与萃取相中水平对应的每组数据，在相图中都有其对应的状态点E和R，联结对应两点的连线ER称为平衡联结线。 通常平衡联结线都不相互平行，各条联结线的斜率随混合液的组成而异。一般情况下各联结线是按同一方向缓慢改变其斜率，但有少数体系当混合液组成改变时，联结线斜率改变较大，能从正到负，在某一组成联结线可能为水平线。 知识点梳理： 知识点梳理和重点概念复习 02 四、单级萃取流程 由图7-4可知，单级萃取不能对原料液进行较完全的分离。但因其流程简单，在工业生产中仍广泛采用，尤其适用于萃取剂分离能力大或分离要求不高时。 知识点梳理： 知识点梳理和重点概念复习 02 五、多级萃取流程 多级萃取常见的流程有两种：多级错流萃取与多级逆流萃取。 多级错流萃取流程是将若干个单级接触萃取器串联使用，并在每一级中加入新鲜萃取剂，理论上只要级数足够，此流程可获得含溶质组分很少的萃余液R'，萃取效果好。但是，萃取剂耗用量大，回收费用高，常适用于萃取剂为水且无需回收的情况。 多级逆流萃取流程是将原料液和萃取剂以相反方向流过各级，其萃取效果良好，可得含溶质浓度高的萃取液E'和含溶质浓度低的萃余液R’，所用萃取剂的耗用量比错流流程大为减少，适用于当原料液中两组分均为过程的产物，且工艺要求将其进行较彻底的分离的情况。 知识点梳理： [图片] 知识点梳理和重点概念复习 02 六、萃取设备的种类 1.混合-澄清槽 混合-澄清槽是典型的逐级接触式萃取设备，每一级包含混合器和澄清槽两部分，可单级使用也可多级组合。因为混合器中常设有搅拌器，可将液体破碎成液滴分散于另一液相中，增大了两相接触面积，故而传质效率好、操作方便，但其缺点是占地面积大、操作和设备费用比较大，适用于处理含有固体悬浮物的物系。 知识点梳理： [图片] 知识点梳理和重点概念复习 02 2.筛板翠取塔 筛板萃取塔属于逐级接触式萃取设备，类似于筛板蒸馏塔，但其筛板的孔径比蒸馏塔小，板间间距稍异于蒸馏塔，其结构简单、价格低廉，但是级效率较低，只适用于所需理论级数少、分离要求低、处理量较大以及物系具有腐蚀性的场合，例如芳烃萃取。 知识点梳理： [图片] 知识点梳理和重点概念复习 02 3.离心萃取机 离心萃取机是利用高速旋转具有螺旋形通道的转鼓所产生的离心力，使密度差很小的轻、重两相或黏度很大、接触状况不佳的两相以很大的相对速度逆流流动，密切接触，并能有效分层。显著特点是设备体积小、物料停留时间短、分离效果高，但结构复杂、操作费用高，适用于两相密度差小、要求操作停留时间短、处理量小的场合，例如抗生素的萃取过程中常采用此种设备。 知识点梳理： 知识点梳理和重点概念复习 02 重点概念复习： 1.萃取是指在欲分离的液体混合物中加入一种适宜的溶剂，使其形成两液相系统，利用液体混合物中各组分在两相中分配差异的性质，易溶的组分较多地进入溶剂相，从而实现了混合液的分离。 2.为了表示溶质在萃取相和萃余相中的平衡分配关系、萃取剂和稀释剂两相的相对数量关系和互溶状况，常采用在三角形坐标图上表示其相平衡关系，即三角形相图。 3.萃取操作过程系由混合、分层、萃取相萃余相分离等所需的一系列设备共同完成，这些设备的合理组成构成了萃取操作流程。 常考题练习与讲解 03 选择题 1.冷热流体进行直接接触换热，此换热方法称为( )。 A.间壁式换热 B.混合式换热 C.蓄热式换热 D.对流传热 1.处理量较小的萃取设备是( )。 A.筛板塔 B.转盘塔 C.混合澄清器 D.填料塔 答案：D。 解析：填料塔通常适用于处理量较小的情况。 常考习题练习与讲解 03 选择题 2.对于同样的萃取回收率，单级萃取所需的溶剂量相比多级萃取( )。 A.较小 B.较大 C.不确定 D.相等 答案：B。 解析：单级萃取中，一次接触提取溶质的效率相对较低，往往需要更多的溶剂量才能达到与多级萃取相同的回收率。 常考习题练习与讲解 03 选择题 3.萃取操作包括若干步骤，除了( )。 A.原料预热 B.原料与萃取剂混合 C.澄清分离 D.萃取剂回收 答案：A。 解析：萃取操作主要步骤包括原料与萃取剂混合，使溶质从原料转移到萃取剂中；然后进行澄清分离，将萃取相和萃余相分开；同时还包括萃取剂的回收，以便循环使用。 常考习题练习与讲解 03 选择题 4.萃取操作中，选择混合澄清槽的优点有多个，以下不是其优点的是( )。 A.分离效率高 B.操作可靠 C.动力消耗低 D.流量范围大 答案：A。 解析：混合澄清槽的优点包括操作可靠、动力消耗低、流量范围大等。但是其分离效率相对不是特别高。 常考习题练习与讲解 03 选择题 5.下列不属于多级逆流接触萃取的特点的是( )。 A.连续操作 B.平均推动力大 C.分离效率高 D.溶剂用量大 答案：D。 解析：多级逆流接触萃取相比单级萃取等通常溶剂用量相对较小，能更有效地利用溶剂。 常考习题练习与讲解 03 选择题 6.萃取是根据( )来进行的分离。 A.萃取剂和稀释剂的密度不同 B.萃取剂和稀释剂中的溶解度不同 C.溶质在稀释剂中不溶 D.溶质在萃取剂中的溶解度大于溶质稀释剂的溶解度 答案：D。 解析：溶质在萃取剂中的溶解度大于在稀释剂中的溶解度，这样才能使溶质从稀释剂中转移到萃取剂中实现分离。 常考习题练习与讲解 03 选择题 7.萃取剂的选择性系数是溶质和原溶剂分别在两相中的( )。 A.质量浓度之比 B.摩尔浓度之比 C.溶解度之比 D.分配系数之比 答案：D。 解析：萃取剂的选择性系数是溶质在萃取相中的分配系数与在萃余相中的分配系数之比。 常考习题练习与讲解 03 选择题 8.萃取是分离( )。 A.固液混合物 B.气液混合物 C.固固混合物 D.均相液体混合物 答案：D。 解析：萃取主要用于分离均相液体混合物。利用溶质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度差异，使溶质从一种溶剂转移到另一种溶剂中，从而实现分离。 常考习题练习与讲解 03 判断题 1.分离过程可以分为机械分离和传质分离过程两大类，萃取是机械分离过程。 ( ) 答案：错误。 解析：萃取是利用溶质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度差异进行物质转移的传质分离过程，不是机械分离过程。 常考习题练习与讲解 03 判断题 2.含A、B两种成分的混合液，只有当分配系数大于1时，才能用萃取操作进行分离。 ( ) 答案：错误。 解析：当分配系数不等于1时，就可以用萃取操作进行分离，不一定非要分配系数大于1。 常考习题练习与讲解 03 判断题 3.利用萃取操作可分离煤油和水的混合物。 ( ) 答案：错误。 解析：煤油和水是不互溶的两种液体，可以通过简单的分液操作进行分离，而不是萃取操作。 常考习题练习与讲解 03 判断题 4.溶解度曲线越陡，说明溶质在溶剂中的溶解度变化越大。 （ ） 答案：正确。 解析：溶解度曲线的斜率反映溶解度变化情况，曲线越陡，溶解度变化越大。 常考习题练习与讲解 03 判断题 5.萃取操作设备不仅需要混合能力，而且还应具有分离能力。 ( ) 答案：正确。 解析：在萃取操作中，首先需要将原料液和萃取剂充分混合，使溶质从原料液转移到萃取剂中。然后，为了得到纯净的萃取相和萃余相，又需要有分离能力，将混合后的两相分离。 常考习题练习与讲解 03 判断题 6.离心萃取塔在处理高粘度体系时效率最高。（ ） 答案：错误。 解析：离心萃取塔不适合处理高粘度体系，处理高粘度体系时其效率会受到很大影响。 常考习题练习与讲解 03 填空题 1.萃取操作中，选择系数越 ，说明萃取剂对溶质的选择性越好。 答案：大。 解析：选择系数大于1时，说明萃取剂对溶质的选择性好，选择系数越大，选择性越好。 常考习题练习与讲解 03 填空题 2.混合-澄清槽由 和 组成。 答案：混合室、澄清室。 解析：混合-澄清槽的基本结构是由混合室和澄清室组成。 常考习题练习与讲解 03 填空题 3.筛板萃取塔适用于处理量大、 的体系。 答案：密度差小。 解析：筛板萃取塔的适用范围用于处理量大、密度差小的体系。 常考习题练习与讲解 03 填空题 4.填料萃取塔的优点是 。 答案：传质效率高。 解析：填料萃取塔的优势是传质效率高。 常考习题练习与讲解 03 填空题 5.转盘萃取塔的关键部件是 。 答案：转盘。 解析：转盘萃取塔的重要组成部分是转盘。 常考习题练习与讲解 03 填空题 6.选择萃取设备时首先要考虑 。 答案：物料性质。 解析：萃取设备选择的重要因素是要考虑物料性质。 课内练习与讲解 04 简答题 1.如何选择合适的萃取设备？ 答案：选择萃取设备时要考虑物料性质，如粘度、密度差、处理量等；还要考虑分离要求、操作条件、设备成本等因素。例如，对于高粘度物料可选择混合-澄清槽，对于处理量大且要求分离效率高的可选择转盘萃取塔等。 课内练习与讲解 04 简答题 2.分配系数和选择系数分别是什么？ 答案：分配系数是溶质在萃取剂中的浓度与在原料液中的浓度之比。选择系数是萃取剂对溶质的选择性大小的度量，是分配系数之比。分配系数决定了溶质在两相中的分配情况，选择系数越大，萃取剂的选择性越好。 课内练习与讲解 04 简答题 3.萃取有哪些分类？ 答案：按萃取剂和原料的接触方式可分为液-液萃取和固-液萃取；按操作方式可分为单级萃取和多级萃取，多级萃取又包括多级错流萃取和多级逆流萃取。 课内练习与讲解 04 简答题 4.物料衡算与杠杆定律在萃取中有什么意义？ 答案：物料衡算可以确定进入和离开萃取系统的各物质的量，保证整个过程的质量守恒。杠杆定律可用于确定两相的组成比例，帮助分析和设计萃取过程。 课内练习与讲解 04 简答题 5.单级萃取的流程是怎样的？ 答案：单级萃取是将原料液与萃取剂一次性混合接触，然后进行分离得到萃取相和萃余相。流程相对简单，但分离效果有限，适用于对分离要求不高的情况。 课堂小结 05 在本次课程中，我们深入学习了萃取装置的相关知识。 首先，了解了萃取的概念，即利用溶质在不同溶剂中的溶解度差异实现分离。萃取可分为液-液萃取和固-液萃取等类型，在工业中有广泛应用。三角形相图帮助我们直观地理解三元混合物的组成关系；物料衡算与杠杆定律确保萃取过程符合质量守恒并能确定组成比例。溶解度曲线、平衡联结线、分配系数与选择系数等概念为我们分析萃取过程提供了重要依据。我们还学习了单级和多级萃取流程，以及多种萃取设备的特点，如混合-澄清槽操作可靠，筛板萃取塔适用于特定体系，填料萃取塔传质效率高，转盘萃取塔和离心萃取塔等各具优势。在选择萃取设备时，需综合考虑物料性质、分离要求等因素。 通过本次学习，希望大家对萃取装置有了更全面的认识和理解。 课堂小结 05 重点复习知识点 1.萃取可以分为液液萃取和固液萃取两种。 2.常见溶液组成表示方法有质量分数、摩尔分数和体积分数三种形式。 3.分配系数一般不是常数，其值随组成和温度而异。分配系数越大，表示萃取组分在萃取相中的含量越高，萃取越容易进行。 4.根据分离的工艺要求不同，萃取流程有单级和多级之分。 5.根据两液相接触方式，萃取设备可分为逐级接触式和微分接触式两类，而每一类又可分为有外加能量和无外加能量两种。 阅读相关教材和课堂笔记，梳理重点知识点和关键概念。制作复习提纲或思维导图，以帮助理清知识框架和内部逻辑。进行练习题和例题的练习，加深对知识的理解和应用。 感谢观看 $$