萃取过程的计算
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4章萃取3第二节萃取过程的流程和计算
第二节 萃取过程的流程和计算
4-2-0 萃取过程概述
中 国 矿 业 大 学 化 工 学 院 化 工 系
萃取设备可以分为“级式” 萃取设备可以分为“级式”和“连续式”两类。对于前 连续式”两类。 者，既可以进行间歇操作也可以进行连续操作， 既可以进行间歇操作也可以进行连续操作， 其主要计算是求所需的理论级数 相当于 其主要计算是求所需的理论级数(相当于 T)；后者计算传质 理论级数 相当于N ；后者计算传质 单元数(NOE)。 单元数 。 因为一个实际萃取级达不到一个理论级的分离能力， 因为一个实际萃取级达不到一个理论级的分离能力，所 理论级的分离能力 以要用“级效率”予以校正。级效率通常是由实验测得。 以要用“级效率”予以校正。级效率通常是由实验测得。
B, Xn-1
n 级
S,Yn
SYS + BX n1 = SYn + BX n
B B Yn = Xn + (Ys + Xn1) S S
S,YS
B, Xn
(4-15)
4-15为B，S完全不互溶时的操作线方程 是斜率为-B/S，通过点（Xn-1，Ys）的直线 且当n=1时， Xn-1=XF
中 国 矿 业 大 学 化 工 学 院 化 工 系
Rn ↑ Rn
E1
S↓
E1
S↑
2.级间的物衡 级间的物衡
E1'
中 国 矿 业 大 学 化 工 学 院 化 工 系
F 1 E1
R1 2 E2
R2 3 E3
Rn-1 N En
Rn S R n'
第1级：F+E2=E1+R1 级 第2级：R1+E3=E2+ R2 级 第n级：Rn-1+S=En+ Rn 级 …
4-2-0 萃取过程概述
中 国 矿 业 大 学 化 工 学 院 化 工 系
萃取设备可以分为“级式” 萃取设备可以分为“级式”和“连续式”两类。对于前 连续式”两类。 者，既可以进行间歇操作也可以进行连续操作， 既可以进行间歇操作也可以进行连续操作， 其主要计算是求所需的理论级数 相当于 其主要计算是求所需的理论级数(相当于 T)；后者计算传质 理论级数 相当于N ；后者计算传质 单元数(NOE)。 单元数 。 因为一个实际萃取级达不到一个理论级的分离能力， 因为一个实际萃取级达不到一个理论级的分离能力，所 理论级的分离能力 以要用“级效率”予以校正。级效率通常是由实验测得。 以要用“级效率”予以校正。级效率通常是由实验测得。
B, Xn-1
n 级
S,Yn
SYS + BX n1 = SYn + BX n
B B Yn = Xn + (Ys + Xn1) S S
S,YS
B, Xn
(4-15)
4-15为B，S完全不互溶时的操作线方程 是斜率为-B/S，通过点（Xn-1，Ys）的直线 且当n=1时， Xn-1=XF
中 国 矿 业 大 学 化 工 学 院 化 工 系
Rn ↑ Rn
E1
S↓
E1
S↑
2.级间的物衡 级间的物衡
E1'
中 国 矿 业 大 学 化 工 学 院 化 工 系
F 1 E1
R1 2 E2
R2 3 E3
Rn-1 N En
Rn S R n'
第1级：F+E2=E1+R1 级 第2级：R1+E3=E2+ R2 级 第n级：Rn-1+S=En+ Rn 级 …
8.1.3 萃取过程计算
E2－R1＝E3－R2 E3－R2＝E4－R3 E N－RN－1＝S－RN
E1－F＝E2－R1＝E3－R2＝＝S－RN＝D
即每一级离去的萃取相与进来的萃余相之差为常数D 在三角形相图上点D为F与E1、R1与E2、R2与E3、 RN与S的差点。
B与S部分溶解时多级逆流萃取的图解
A
E1－F＝E2－R1＝E3－R2＝＝S－RN＝D
Y1
E1 E2
P
Y2
S
XN
X2
X1
XF
1 XF 1 所需的理论级为 N＝ 1 ln 1 ln A A X A
N
式中A=mS/B称为萃取因数 吸收时所需的理论塔板数为 式中A＝L/mG吸收因数
1 yb m xa 1 1 N＝ ln 1 ln A A y a m xa A
溶质A：Ri 1 xi 1，A Ei 1 yi 1，A Ri xi，A Ei yi，A 溶剂S：Ri 1 xi 1，S Ei 1 yi 1，S Ri xi，S Ei yi，S
对平衡级内传质过程的特征方程为：
分配曲线：yi f xi 溶解度曲线：xm,s xm, A 溶解度曲线的左支
1 2 E F , R F 3 3
E M
S
温度对互溶度的影响
温度越低，两相区越大，对萃取越有利。
b. 解析法
理论级指溶质A在萃取相与萃余相中互成平衡
R i-1,X i-1 E i,Yi
i
R i,X i
Ei+1,Yi+1
物料衡算：
总：Ri 1 Ei 1 Ri Ei
ym,s ym, A 溶解度曲线的右支
E1－F＝E2－R1＝E3－R2＝＝S－RN＝D
即每一级离去的萃取相与进来的萃余相之差为常数D 在三角形相图上点D为F与E1、R1与E2、R2与E3、 RN与S的差点。
B与S部分溶解时多级逆流萃取的图解
A
E1－F＝E2－R1＝E3－R2＝＝S－RN＝D
Y1
E1 E2
P
Y2
S
XN
X2
X1
XF
1 XF 1 所需的理论级为 N＝ 1 ln 1 ln A A X A
N
式中A=mS/B称为萃取因数 吸收时所需的理论塔板数为 式中A＝L/mG吸收因数
1 yb m xa 1 1 N＝ ln 1 ln A A y a m xa A
溶质A：Ri 1 xi 1，A Ei 1 yi 1，A Ri xi，A Ei yi，A 溶剂S：Ri 1 xi 1，S Ei 1 yi 1，S Ri xi，S Ei yi，S
对平衡级内传质过程的特征方程为：
分配曲线：yi f xi 溶解度曲线：xm,s xm, A 溶解度曲线的左支
1 2 E F , R F 3 3
E M
S
温度对互溶度的影响
温度越低，两相区越大，对萃取越有利。
b. 解析法
理论级指溶质A在萃取相与萃余相中互成平衡
R i-1,X i-1 E i,Yi
i
R i,X i
Ei+1,Yi+1
物料衡算：
总：Ri 1 Ei 1 Ri Ei
ym,s ym, A 溶解度曲线的右支
萃取过程的计算
萃取过程的计算
2. 解析法
对于原溶剂B与萃取剂S不互溶的物系，若在操作范围内，以质
量比表示的分配系数K 为常数，则平衡关系可表示为
Y=KX
（8－16
式中 Y——萃取相E中溶质A的质量比分数；
X——萃余相R中溶质A的质量比分数；
K——相组成以质量比分数表示时的分配系数。
即分配曲线为通过原点的直线。在此情况下，当错流萃取的各
萃取过程的计算
图8－14 三级错流萃取三角形坐标图解
萃取过程的计算
（3）以R1为原料液，加入纯的萃取剂S，依杠杆规则找出 两者混合点M2，按与(2)类似的方法可以得到E2和R2，此即第二 个理论级分离的结果。
（4）以此类推，直至某级萃余相中溶质的组成等于或小于规 定的组成xR为止，重复作出的联结线数目即为所需的理论级数。
(1)由已知的相平衡数据在等腰直角三角形坐标图中绘出溶解度曲线 和辅助线，如图8－11所示。
(2)在三角形坐标的AB边上根据原料液的组成确定点F，根据萃取剂 的组成确定点S（若为纯溶剂，则为顶点S），联结点F、S，则原料液与 萃取剂的混合物系点M必落在FS连线上。
萃取过程的计算
(3)由已知的萃余相组成xR，在图上确定点R，再由点R利用辅助曲 线求出点E，作R与E的联结线，显然RE线与FS线的交点即为混合液的组 成点M。
（8－12）
联立求解式（8－6）和式（8－12） 得
萃取过程的计算
同理，可得萃取液和萃余液的量E′、R′，即 上述诸式中各股物流的组成可由三角形相图直接读出。
萃取过程的计算
二、 多级错流萃取的计算
单级萃取所得的萃余相中往往还含有较多的溶质，为进一步降低萃 余相中溶质的含量，可采用多级错流萃取。其流程如图8－13所示。
萃取过程的计算
EM MR ER
F R E
E E ES SE
—— 溶剂比
R
GLL
单级萃取(S 与 B 部分互溶) 解析法
F S0 R E M FxF S0 ys 0 Rx R Ey E MxM
A
E’
yE、xM、xR 、x’R、y’E可由相平衡 关系求出。
S0 F ( xF x M ) xM yS 0
+
x NS ( x NA ) y1 S ( y1 A )
E1 , y1 A , y1 S , RN , x NS
第一级
F E 2 R1 E1 Fx FA E 2 y2 A R1 x1 A E1 y1 A Fx FS E 2 y2 S R1 x1 S E1 y1 S
HF S max F HS 0
E H S0 S
在极限情况下，混合液只有一个 相，起不到分离作用。 萃取操作S应满足下列条件
Smin S0 Smax
GLL
例10-1：以水为溶剂萃取丙酮—醋酸乙酯中的丙酮，三元物系在30℃ 下的相平衡数据如表10-1所示。试求： ① 在直角三角形相图中，作出溶解度曲线和六条联结线； ② 各对相平衡数据相应的分配系数和选择性系数； ③ 当酯相中丙酮为30%时的相平衡数据； ④ 当原料液中丙酮含量为30%，水与原料液的质量相等，每kg原料 液进行单级萃取后的结果。
ym , A f ( x m , A )
+
xm , S ( xm , A ) ym , S ( ym , A )
R1 , E2 , y2 A , y2 S , x1 A , x1 S
GLL
第二级……xNA达到要求
F R E
E E ES SE
—— 溶剂比
R
GLL
单级萃取(S 与 B 部分互溶) 解析法
F S0 R E M FxF S0 ys 0 Rx R Ey E MxM
A
E’
yE、xM、xR 、x’R、y’E可由相平衡 关系求出。
S0 F ( xF x M ) xM yS 0
+
x NS ( x NA ) y1 S ( y1 A )
E1 , y1 A , y1 S , RN , x NS
第一级
F E 2 R1 E1 Fx FA E 2 y2 A R1 x1 A E1 y1 A Fx FS E 2 y2 S R1 x1 S E1 y1 S
HF S max F HS 0
E H S0 S
在极限情况下，混合液只有一个 相，起不到分离作用。 萃取操作S应满足下列条件
Smin S0 Smax
GLL
例10-1：以水为溶剂萃取丙酮—醋酸乙酯中的丙酮，三元物系在30℃ 下的相平衡数据如表10-1所示。试求： ① 在直角三角形相图中，作出溶解度曲线和六条联结线； ② 各对相平衡数据相应的分配系数和选择性系数； ③ 当酯相中丙酮为30%时的相平衡数据； ④ 当原料液中丙酮含量为30%，水与原料液的质量相等，每kg原料 液进行单级萃取后的结果。
ym , A f ( x m , A )
+
xm , S ( xm , A ) ym , S ( ym , A )
R1 , E2 , y2 A , y2 S , x1 A , x1 S
GLL
第二级……xNA达到要求
第七章 萃取
一个实际萃取级的分离能力达不到一个理论级，两者的差 异用级效率校正。 一、单级萃取的计算
二、多级错流接触萃取的计算
三、多级逆流接触萃取的计算
一、单级萃取的计算
萃取操作物系的平衡关系一般难以表示为简单的函数关系， 用三角形相图表示比较简便易行。基于杠杆定律的图解方法
kA
B
yA 分配系数 k A xA
yB
式中β --选择性系数 y --组分在萃取相E中的质量分率； x --组分在萃余相R中的质量分率； k --组分的分配系数。 （下标A组分A，B示组分B）
(2)溶剂与原溶剂的互溶度
互溶度越小，两相区越大，萃取操作的范围越大。对于B、S
完全不溶物系，选择性系数达到无穷大，选择性最好，对萃
四、分配系数和分配曲线
1. 分配系数(以kA表示)
溶剂B的分配系数：
分配系数与温度和浓度有关
kA越大，愈有利于萃取分离
对于溶剂S和原溶剂B完全不互溶物系，浓度常用质量分 率X、Y表示,其分配系数表示如下： 溶质A的分配系数：
原溶剂B 的分配系数：
2. 分配曲线
将共轭相组成转换到直角坐标中得到的曲线，将三角形相
y’max的萃取液。y’max 与组 分B、S 之间的互溶度密切相
八. 溶剂(萃取剂)的选择
萃取剂的选取是萃取操作分离效果和经济性的关键。 萃取剂的性能由以下几方面衡量： 选择性是指萃取剂对混合液中各组分的溶解能力的差异。 要求萃取剂对溶质的溶解度要大，对其他组份的溶解度要 小。这种选择性的大小或选择性的优劣通常用选择性系数 β 衡量。
(1) 萃取剂的选择性
选择性系数β 类似于蒸馏过程的α ，反映了A、B组分溶解
化工原理-萃取过程的计算
中南林业科技大学化工原理
中南林业科技大学化工原理
中南林业科技大学化工原理
中南林业科技大学化工原理
中南林业科技大学化工原理
中4南.5.林2 塔业式科萃技取大设学备化工原理
中南林业科技大学化工原理
中南林业科技大学化工原理
中南林业科技大学化工原理
中南林业科技大学化工原理
中南林业科技大学化工原理
(3) 选择性系数β β=yA/xA/yB/xB=（27/7.2）/（1.5/91.4）=228.5 (4) 每公斤B需要的S量 组分B，S可视为完全不互溶 XF=xF/(1-xF)=0.35/0.65=0.5385 X1=(1-ψA)XF=(1-0.8)0.5385=0.1077 Ys=0 Y1与X1呈平衡关系 Y1=3.4X1=3.4×0.1077=0.3622 S/B=（XF-X1）/Y1=（0.5385-0.1077） /0.3622=1.176
例：4-5
4.4 其他萃取分离技术
中南林业科技大学化工原理
4.5 液—液萃取设备
根据两相的接触方式 :逐级接触式和微分接触式.
4.5.2 混合—澄清槽
优点：传质效率高，操作方便，运转稳定可靠，结构 简单，可处理含有悬浮固体的物料. 缺点：水平排列的设备占地面积大，每级内都装有搅 拌装置，液体在基建流动需泵输送，能量消耗大，设 备费及操作费都较高
BXF +SYs =SY1+BX1 B（XF-X1）=S(Y1-Ys)
中南林业科技大学化工原理
例:在25℃下以水(S)为萃取剂从醋酸(A)与氯仿(B)的混合液中 提取醋酸，已知原料液流量为1000kg/h，其中醋酸的质量百分 率为35%，其余为氯仿。用水量为800kg/h，操作温度下，E相 和R相以质量百分率表示的平衡数据列于本题附表中。 求:(1)经单级萃取后E相和R相的组成及流量；(2)若将E相和R 相中的溶剂完全脱除，再求萃取液及萃余液的组成和流量；(3) 操作条件下的选择性系数β；(4)若组分B，S可视为完全不互溶， 且操作条件下以质量比表示相组成的分配系数K=3.4，要求原 料液中溶质A的80%进入萃取相，则每公斤稀释剂B需消耗多 少公斤萃取剂S。
萃取过程的计算
和点 M 与差点 E 、 R 之间的关系可用杠杆规 则描述，即 ：
(1) 几何关系：和点 M 与差点 E 、 R 共线。 即：和点在两差点的连线上；一个差点 在另一差点与和点连线的延长线上。
(2) 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。
5.2 萃取过程的计算
5.2.1逆流萃取计算的集团法
定义 ΦE为进料中组分 i 被 萃取的分数
逆流萃取塔
各式可用质量单位或摩尔单位。由于在 绝热萃取塔中温度变化一般都不大，因此一 般不需要焓平衡方程，只有当原料与溶剂有 较大温差或混和热很大时才需考虑。
5.2.2 微分逆流萃取的计算
一﹑活塞流模型 活塞流模型是一个完全理想化的微分逆流 萃取模型。它假定塔内同一截面上任一点每 一相的流速相等，两相在塔内作活塞流动； 两相的传质只发生在水平方向上，在垂直方 向上，每一相内没有物质传递。
该方程为非线形方程，用迭代方法求解 H=5.26 m 效率=（HTU）ox（NTU）ox / H = 4×0.9144 / 5.26 ×100% = 69.5%
补充材料:萃取应用与设备
现在萃取技术已在各方面获得了广泛的应 用： 炼油和石化工业中石油馏分的分离和 精制，如烷烃和芳烃的分离、润滑油 精制等； 湿法冶金，铀、钍、钚等放射性元素 、稀土、铜等有色金属、金等贵金属 的分离和提取；
磷和硼等无机资源的提取和净化； 医药工业中多种抗生素和生物碱的分离
提取； 食品工业中有机酸的分离和净化； 环保处理中有害物质的脱除等。
一些工业萃取过程
工业萃取过程举例
--醋酸萃取
醋酸是一种常用的化学品。在醋酸的生 产和使用过程中，经常需要进行醋酸 - 水的 分离。通常，可以用普通精馏的方法进行醋 酸（b.p.=118.1℃）和水（b.p.=100.0℃） 的分离。当溶液中醋酸含量较低时，由于水 的汽化潜热很大，精馏的能耗很高，此时采 用萃取的方法从经济上更为有利。
第八章 萃取-萃取计算
I
P
R2 R1
B R • • • • •
E
S
O
x
三元体系的相平衡关系也可在直角坐标系中表达。 x：萃余相中的平衡组成； y：萃取相中的平衡组成。 曲线：OHIP即为一定温度下的分配曲线。 分配曲线位于y=x直线的上方。
8.2.4 分配曲线和分配系数
• 一定温度下，液液两相达到相平衡，组分A在萃取相与萃余相 中的组成之比为分配系数kA，即：
FR ' E' = F E'R'
式中，E’为萃取液量，kg或kg/h。
(F是E’和R’的和点。)
解析法： 物料衡算 总物料衡算： 组分A物料衡算： 有： F+S=E+R=M
Fx FA + Sy SA = Ey A + Rx A = Mz A
M (z A − xA ) E= yA − xA
F ( x FA − x' A ) E' = y ' A − x' A
M
G K zB
B
8.2.2 溶解度曲线和平衡联结线
A • 溶解度曲线RPE • 曲线以外：均相区 • 曲线以内及上：两相区 • 将两相区内的点M静置后得到 两平衡液相R2和E2. 二者成为 共轭相； • 联结R2E2的线称为联结线。 M2点为R2和E2的和点， R2(或E2)为M2与E2(或R2)的差 S 点。 •
8.2 三元体系的液液相平衡
8.2.1 三元体系在三角形相图中的组成表示
A C F zA D zS • 如右图： • 顶点：纯组分 • 三条边：任一点表示二元混 合物；如C点表示溶质A和稀 释剂B的混合物； • 三角形内部任一点表示一个 三元混合物，如图中M点。 • FB，KS，BD分别代表 A,B,S的百分含量。 S • zA+zB+zS=1.0
化工原理下萃取过程的流程与计算
20
1－甘氨酸 2－弗朗鼠李甙 3－大黄素 4－对羟基苯甲酸 5－1,8-二羟基蒽醌 6－水杨酸 7－苯甲酸
不同物质在二氧化碳中得溶解度
21
二、超临界萃取得基本原理
萃取剂
在超临界状 态下,压力 微小变化引 起密度变化 很大,使溶 解度增大
压缩到超 临界状态
液体(或固 升温、降压 体)混合物
萃取 组分
29
第4章 液－液萃取
4、4 其她萃取分离技术 4、5 液－液萃取设备 4、5、1 萃取设备得基本要求与分类
30
萃取因子
4
二、多级逆流萃取得计算
(3)适宜溶剂量得确定
处理量F 一定
S ～S/F ～n
根据工程经验
设备费 操作费
S = (1.1 ~ 2.0)Smin 适宜溶剂用量
5
Y1
Y1 Y1
max
YS
(B / S)
B/S
Xn
XF
最小溶剂用量
6
max B S min
Smin B max
max
T1 < T2 p1 = p2
超临界萃取等压变温流程
25
1－萃取器 2－吸附剂 3－分离槽 4－泵
T1 = T2 p1 = p2
超临界萃取等温等压吸附流程
26
四、超临界萃取得特点
超临界萃取得特点: ①超临界流体密度接近于液体,溶解能力与液体溶剂 基本相同; ②超临界流体具有气体得传递特性,具有更高得传质 速率; ③适合于热敏性、易氧化物质得分离或提纯; ④操作压力高,设备投资较大。
Y1* YS XF Xn
第4章 液－液萃取
4、3 萃取过程得计算 4、3、1 单级萃取得计算 4、3、2 多级错流萃取得流程和计算 4、3、3 多级逆流萃取得流程和计算 4、3、4 微分接触逆流萃取
化工原理下萃取过程的流程与计算
在环保领域应用举例
废水处理
利用萃取技术去除废水中的有机污染物和重金属离子，达到废水排 放标准。
废气处理
通过萃取技术将废气中的有害物质转移到液体中，实现废气的净化 和达标排放。
土壤修复污染物含量。
THANK YOU
经济性评价
对优化后的萃取过程进行经济性评价，包括 投资成本、运行成本、经济效益等方面的分
析，以确定过程的可行性和经济性。
04
萃取设备选型与设计
常见萃取设备类型及特点
混合澄清器
01
适用于处理量大、停留时间长的萃取过程，具有结构简单、操
作方便的特点。
萃取塔
02
适用于处理量较小、要求分离效果高的萃取过程，具有结构紧
凑、分离效率高的特点。
离心萃取机
03
适用于处理量小、要求快速分离的萃取过程，具有分离速度快
、占地面积小的特点。
设备选型依据及注意事项
处理量
根据生产规模和处理量选择合 适的设备类型。
分离要求
根据产品纯度和收率要求选择 合适的设备类型。
设备材质
根据物料性质和工艺要求选择 合适的设备材质，以确保设备 耐腐蚀、耐高压等性能。
萃取作用
分离液体混合物、提纯和回收有用物 质。
萃取原理与分类
萃取原理
利用物质在两种不互溶或部分互溶的溶剂中的溶解度或分配系数的差异，实现 物质的分离。
萃取分类
根据萃取剂和被萃取物的性质，可分为物理萃取和化学萃取。物理萃取是利用 物质在溶剂中的溶解度差异进行分离，而化学萃取则是利用化学反应使被萃取 物转化为易溶于萃取剂的物质进行分离。
剂中的溶解度，但过高的温度可能导致溶剂挥发、分解或产生副反应。
02
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Smin S Smax
第十章 液-液萃取和液-固浸取
10.1 萃取过程概述 10.2 液-液相平衡关系 10.3 液-液萃取过程的计算 10.3.1 单级萃取的计算
一、B 与 S 部分互溶物系
二、B 与 S不互溶物系
若 B与 S 完全不互溶
萃取相中不含 B，S 的量不变
萃余相中不含 S ，B 的量不变
XF
最小溶剂用量
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
max B S min
S min B max
Y1* YS max XF Xn
练 习 题 目
思考题 1. 单级萃取如何进行计算？ 2.多级错流萃取有何特点，其级数如何计算？ 3.多级逆流萃取有何特点，其级数如何计算？ 作业题: 3、4、5
用质量比 计算方便
XF —原料液中组分A的质量比，kgA / kgB YE —萃取相中组分A的质量比，kgA / kgS XR —萃余相中组分A的质量比，kgA / kgB YS —萃取剂中组分A的质量比，kgA / kgS
二、B 与 S不互溶物系
对溶质 A质量衡算
BX F SYS SYE BX R
一、多级错流萃取的流程
多级错流萃取操作的特点
原料液从第 1 级加入
每一级均加入新鲜萃取剂 前一级的萃余相为后一级的原料液
每级为新萃取剂，传质推动力大，溶剂用量大
一般为间歇操作，生产能力小
S1
S2
R1 x1
Sn
xF
F
1
E 1 y1
2
E2 y 2
R2 x2
Rn1
xn 1
En
(2) 解析法 设平衡关系为 Y KX 类似于逆流吸收
* 1 1 Y1 Y 2 1 NT ln[(1 ) ] * ln A A Y2 Y2 A
( X n ) Y2
(B ) V
S (S ) X 2 (Y )
S
1 1 X F YS / K 1 n ln[(1 ) ] ln Am Am X n YS / K Am
F
xF
R1
M1 M2 R2 R3 M3
E1 E2 E3
多级错流萃 取三角形相 图图解计算
x n计算 ≤ x n规定
n=3
S1 S2 S3
二、多级错流萃取的计算
2. B与 S不互溶物系 (1) 直角坐标图解法 设S S1 S2 Sn 第 1 级作溶质 A的质量衡算
BX F SYS BX1 SY1
YS
L XF
x n计算 ≤ x n规定
n=3
多级错流萃取直角坐标图图解计算
二、多级错流萃取的计算
(2) 解析法 设平衡关系为
Y KX
Y1 KX 1
第一级的相平衡关系为 由操作线方程 联立得
B Y1 YS ( X 1 X F ) S
S X F YS B X1 KS 1 B
F
E1
M
△ 在无穷远处
Rn
溶剂比的影响 S / F 为某数值
二、多级逆流萃取的计算
2. B与 S不互溶物系的计算 (1) 直角坐标图图解法 在第 1 级至第 i 级之间进行质量衡算
B XF
S Y1
B X1
1
S Y2
B X i 1
S Yi i
B Xi
S Yi 1
BX F SYi 1 BX i SY1
4.3 萃取过程的计算
4.3.1 单级萃取的计算 4.3.2 多级错流接触萃取的流程和计算 4.3.1 多级逆流接触萃取的流程和计算
一、B 与 S 部分互溶物系
已知：原料量 F 、原料组成 xF 溶剂组成 yS 规定：萃余相组成 xR 计算：萃取剂量 S 萃取相量 E 、组成 yE 萃余相量 R 萃取液量 E 、组成 y E 萃余液量 R 、组成 x R
n
Rn xn
yn
多级错流萃取流程示意图 多级错流萃取的总溶剂用量为各级溶剂用量 之和，当各级溶剂用量相等时，达到一定的分离 程度所需的总溶剂用量最少。
二、多级错流萃取的计算
1. B与 S部分互溶物系 已知： 原料量 F 原料组成 xF 各级萃取剂用量 Si 规定： 最终萃余相组成 xn 计算： 萃取级数 n 三角形相图图解法
F E1 Rn S F E1 R1 E2
R1 E2 R 2 E3 Rn1 En R n S
F E1 R1 E2 R2 E3 Rn S
净流量差 操作点
n=4
E1
x n计算 ≤ x n规定
xF
F
R1 R2 R3
一、多级逆流萃取的流程
多级逆流萃取操作的特点
原料液从第 1 级加入 萃取剂从第 n 级加入 前一级的萃余相为后一级的原料液 后一级的萃取相为前一级的萃取剂 萃取剂循环使用，传质推动力大，溶剂用量小 连续操作，生产能力大
F xF
E 1 y1
R1 x 1
R2 x 2
1
E2 y 2
B YE－YS － ( X R－X F ) S B 斜率 操作线 S 方程 过点 ( X F , YS )
直角坐标图图解法
B
S
XF
E R
YS
S
YE
B XR
YE
斜率 –B/S
YS
XR
单级萃取图解计算
XF
E S SYE S (1 YE ) R B BX R B(1 X R )
二、多级错流萃取的计算
整理得
X F - (YS /K) 1 n ln[ ] ln(1 A m ) X n - (YS /K)
多级错流 萃取级数
计算内容 由 xn 由n 由 n 、x n 级数 n 组成 xn 溶剂用量 S
多级错流萃取算图
第十章 液-液萃取和液-固浸取
10.3 液-液萃取过程的计算 10.3.1 单级萃取的计算 10.3.2 多级错流萃取的计算 10.3.3 多级逆流萃取的计算
M
E2 E3 E4
Rn
xn 多级逆流萃取三角形相图图解计算
F S E1 Rn M
F E1 R1 E2 R2 E3 Rn S
E1
F
M
△ 在 左 侧
Rn
溶剂比的影响 S / F 较小
F
E1
M
Rn
溶剂比的影响 S / F 较大
△ 在 右 侧
(B ) V ( X ) Y1
F
S (S ) X 1 (Y1 )
萃取因 子
二、多级逆流萃取的计算
(3)适宜溶剂量的确定 处理量F 一定
S
～ S/F ～ n
设备费 操作费
根据工程经验
S = (1.1 ~ 2.0)S min
适宜溶剂用量
Y1 Y1
Y1
max
YS Xn
B/S
( B / S )
二、多级逆流萃取的计算
整理得
B B Yi 1 X i (Y1 X F ) S S
斜率 操作线方程 过点
B S
( X F , Y1 )
( X n , YS )
Y1
1 2
J
3
YS
4
D Xn XF
斜率
B/S
x n计算 ≤ x n规定
n=4
多级逆流萃取直角坐标图图解计算
二、多级逆流萃取的计算
二、多级错流萃取的计算
令
…
S S ( X F YS ) YS B 对第二级 X 2 B (1 Am ) 2 1 Am
S X F YS B X1 1 Am
Am KS B
萃 取 因 子
对第 n 级
S S S ( X F YS ) YS YS B B Xn B (1 Am ) n (1 Am ) n 1 (1 Am )
2
E3 y 3
E
Rn1
n
xn 1
Rn xn
yn
n
S yS
多级逆流萃取流程示意图
二、多级逆流萃取的计算
1. B与 S部分互溶物系 已知： 原料量 F 原料组成 xF 萃取剂用量 S 萃取剂组成 ys 规定： 最终萃余相组成 xn
计算： 萃取级数 n
三角形相图图解法
二、多级逆流萃取的计算
物料衡算关系
E
yE
xF
F
yE
E M 纯溶剂
xR
xR
R R
单级萃取图解
一、B 与 S 部分互溶物系
M F S RE
MF S = F× MS
EM RM RE
R M E
E F R F R E
R F E
S max FH F HS
Smin
FG F GS
整理得
B Y1 YS ( X 1 X F ) S
二、多级错流萃取的计算
第 n 级作溶质 A的质量衡算
B Yn YS ( X n X n 1 ) S
斜率 操作线方程 过点 直角坐标图图解法
B S
( X n1 , YS )
Y1 Y2 Y3 N X3 X2 M X1 斜率 –B/S