液-液萃取 液-液相平衡.ppt

(三)萃取单元操作的教学思路
一、概述
(一)液-液萃取过程
(二)两相的接触方式
二、液-液相平衡原理
(一)基本概念
(二)部分互溶物系的相平衡关系
(三)萃取剂的选择
第四十三讲
概述液-液相平衡原理
2/6/2018
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概述液-液相平衡原理
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概述液-液相平衡原理
一、概述
(一)液-液萃取过程
液-液萃取是一种分离液体混合物的单元操作。如图所示,它通过向
原混合液(由溶质A与稀释剂B构成)加入经选取的某种液体溶剂(或称萃取剂)S
如果该溶剂 S 与稀释剂 B 不完全互溶,并且对原溶液中二组分具有不同的溶解度(即溶剂具有选择性),那么在搅拌混合后形成互相接触的两相,经过较充分的相间传质,再停止搅拌,借助两相密度差使其分层并分离,可得到含溶质相对多和含稀释剂相对少的溶剂相—萃取相,以及含少量溶剂的萃余相,使原混合物得到了部分增浓或分离。下图是一个单级萃取器示意图。
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概述液-液相平衡原理
评价一个萃取过程的优劣应综合考察整套装置的回收程度,而萃取过程的经济性主要取决于所增加的辅助过程是否比原混合物直接分离更容易实现。
④如果溶剂S与稀释剂B完全不互溶,则此过程的描述与计算与吸收过程所采用的方法完全相同。
③萃取操作得到的是两个新的混合物,要最后将原混合物分离,还要进行其他分离操作(如蒸馏操作等),并同时回收萃取剂。即一个完整的萃取过程往往辅以精馏操作。
②萃取过程中的两相均为液相,由于二者密度差往往较小,使两相机械分离较为困难。为使传质充分,需加强混合以扩大相接触面,而这又使两相分离增加了困难。因此对萃取设备提出了特殊要求。
①由于S与B的部分互溶,使萃取所得的两相中各具有三个组分,这将使过程的描述与计算更加复杂。
由于液-液萃取过程为液-液相间传质过程,而且通常所用溶剂与稀
释剂存在部分互溶,因此与吸收、蒸馏等传质操作过程相比,具有以
下特点:
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概述液-液相平衡原理
萃取操作在许多方面可以弥补蒸馏操作的不足,特别适用于如下情况:
①原混合液组分相对挥发度接近于1,或者形成恒沸物,用普通精馏
方法难以分离或不能分离的物系;
②原混合液具有热敏性组分,要求避免加热的物系;
③待分离组分浓度很低,而且又是重组分,用精馏分离需消耗大量热能的物系
微分接触喷洒式萃取塔是一种典型的微分接触式萃取设备。料液与溶剂中的较重者(称为重相)自塔顶加入,较轻者(轻相)自塔底加入。两相中有一相(图中所示为轻相)经分布器分散成液滴,另一相保持连续。液滴在浮升或沉降过程中与连续相呈逆流接触进行物质传递,最后轻重两相分别从塔顶与塔底排出。
级式接触由于液液两相系统的特殊性,级式萃取设备常采用混合沉降槽。图中单级连续萃取装置,它包括混合器和沉降槽两个部分,常称为混合沉降槽。料液和溶剂连续加入混合器,在搅拌浆作用下,一相被分散成液滴均布于另一相中。自混合器流出的两相混合物在沉降槽内分层并分别排出。级式萃取也有多级接触式,各级间可作逆流和错流安排。
(二)两相的接触方式
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概述液-液相平衡原理
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概述液-液相平衡原理
①选择合适的萃取剂。这往往会成为萃取过程的关键问题;
②确定适宜的操作条件。即对一定的体系,研究过程在什么条件下进行最为有利;
③确定萃取方式(单级萃取还是多级萃取)。如为多级萃取则需选择萃取流程(错流萃取还是逆流萃取);
④萃取设备的选型或设计计算。
一个工业萃取过程,待分离物系不同,所选用的萃取剂也不相同,过
程中所采用的工艺条件更是千差万别。但是,作为萃取过程本身却具
有如下需要解决的共性问题:
(三)萃取单元操作的教学思路
为能着手解决上述几方面问题,并能分析和解决萃取过程中的一些基本问题,需对萃取过程进行描述,建立定量关系式;讨论典型萃取流程及其特点;讨论典型萃取设备及其特点;介绍萃取设备的计算方法。由于萃取过程的描述与计算与萃取体系有关,因此液液萃取的教学安排如下:
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概述液-液相平衡原理
该系统变量有:温度、压力和4个浓度(两液相中各有2个独立浓度,第三个由组成归一化条件规定)。这样,系统的操作温度和操作压力可人为选择。在选定这两个条件后,只需再知道任一相中的1个组成,该系统便确定了。
①首先讨论液-液相平衡原理,这是分析与描述萃取过程的基础;
②按萃取体系性质分为部分互溶物系与完全不互溶物系,并分别讨
论两种物系在典型萃取操作方式和流程下的描述方法和萃取过程的计算方法;
③介绍典型萃取设备及其选型原则与计算方法。
下面的讨论仅以双组分混合液的分离为例。
二、液-液相平衡原理
(一)基本概念