萃取过程及设备的选择与操作

2020年9月27日5时25分
学习情境四
《萃取过程及设备的选择与操作》
1、萃取过程的相平衡关系
（1）三角形相图
在三角形坐标图中均以A表示溶质，以B表示稀释剂，以S表示萃取剂。三 角形坐标图可采用等边三角形或直角三角形，溶液组成通常用质量百分数或 质量分率表示。其表示的平衡组成图即为三角形相图。三角形的三个顶点分 别表示某一种纯物质，如A点表示只有一个组分（纯溶质），含量为100%，B 点则表示只有稀释剂一种组分，S点则为纯溶剂。
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萃取操作的基本过程如图4-2所示。将一定量萃取 剂加入原料液中，然后加以搅拌使原料液与萃取剂 充分混合，溶质通过相界面由原料液向萃取剂中扩 散，所以萃取操作属于两相间的传质过程。搅拌停 止后，两液相因密度不同而分层：一层以溶剂S为主， 并溶有较多的溶质，称为萃取相，以E表示；另一层 以原溶剂（稀释剂）B为主，且含有未被萃取完的溶 质，称为萃余相，以R表示。若溶剂S和B为部分互 溶，则萃取相中还含有少量的B，萃余相中亦含有少 量的S。
萃取属于低温分离方法，在石油化工、精细化工、湿 法冶金、原子能化工和环境保护等方面被广泛的应用。
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任务解决1
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蒽醌氧化液分离方法的选择
在工程项目中，由于物系中各个组分均具挥发性， 其中2-乙基蒽醌、芳烃和磷酸三辛脂均为沸点较高的 有机物，混合液的沸点在185℃左右，与双氧水的沸 点（158℃）相差不大，而过氧化氢为热敏性物质， 加热易分解。
法
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当形成溶液的各组分中，至少有一种组分是 不挥发的，通常选用蒸发的方法将不挥发 性的溶质分与挥发性的溶剂分离。
当形成均相混合物的溶液中各组分的均具 挥发性，且各组分之间挥发性相差较大时， 如果分离任务量大，且不需要很高的温度就 能使各组分汽化时，这类均相液体混合物的 分离一般采用蒸馏的方法。
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二、液-液萃取方案的认识
（一）无机化工中的液-液萃取过程
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（二）有机化工中的液-液萃取过程（表4-1 ）
行业 石油工业
原料 汽油和煤油馏分 催化重整物、直馏汽油或煤油 含重渣油的石蜡 C4碳氢化合物
Fra Baidu bibliotek
石脑油
炼焦工业
焦炉油 粗焦馏物 煤气水洗液
油脂工业
植物油和动物脂 植物油
医药工业
麻黄草浸渍液 含青霉素发酵液
醋酸稀溶液 其他
2020年9月27日5催时化25分裂化石油厂废水
溶剂 环丁砜 二甲基亚砜 丙烷 二甲基甲酰胺 糠醛、糠醇、水 二甘醇和水 甲醇、水和己烷 重苯溶剂油N503 丙烷
糠醛 苯、二甲苯 醋酸丁酯 乙酸乙酯 轻催化油
在三角形相图中，每条边上的任一点代表一个二元混合物的组成，其中不 含有第三组分，二元混合物的组分的含量可以直接由图上读出。
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（2）溶解度曲线与联结线
第Ⅰ类物系：溶质A可溶于稀释剂B和萃取剂S中，但 稀释剂与萃取剂部分互溶或完全不互溶。
当形成均相混合物的溶液中各组分的均具挥发 性，且各组分之间挥发性相差较大时，如果分离 任务量大，且不需要很高的温度就能使各组分汽 化时，这类均相液体混合物的分离一般采用蒸馏 的方法。
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引言
均
相 液
蒸发
体
混
合 蒸馏 物
的
分
离 萃取 方
分互溶的液体溶剂，形成两相系统，利用混合物中 各组分在两相中分配差异的性质，易溶组分较多地 进入溶剂相从而实现混合液分离的操作 2、基本述语：
原料=溶质+稀释剂（或称原溶剂）。 萃取相=萃取剂+溶质+少量稀释剂， 萃余相=稀释剂+残余的溶质+少量萃取剂。 举例：用苯萃取废水中的苯酚 用水萃取煤油中的苯甲酸（实训）
显然要将氧化液中的过氧化氢与其他物质分离， 是不可能采用蒸发和蒸馏的方法。因此实际生产中一 般采用萃取的方式。
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任务一
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萃取工作过程的认识
一、液-液萃取的基本工作过程
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图4-2 萃取基本操作示意图
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萃取物 芳香烃 芳香烃 石蜡及沥青 丁二烯 重芳香族化合物 芳香烃 焦油酸 酚 不饱和甘油酯和维生素
不饱和甘油酯 麻黄素 青霉素 醋酸 酚
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任务二 萃取剂的选择与萃取操作方式的确定
一、萃取剂的选择
1、萃取过程的相平衡关系 2、萃取剂选择的原则
二、萃取操作方式与萃取剂用量的确定
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《萃取过程及设备的选择与操作》
第Ⅱ类物系：溶质A与稀释剂B互溶，但稀释剂与萃取剂部分 互溶，同时溶质A与溶剂S也是部分互溶。如图４-９，
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《萃取过程及设备的选择与操作》
❖思考：在图示操作中得到了纯组分A吗？ ❖答案：并未得到纯净的组分，而是新的混合液：萃取相E和萃余相R。
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《萃取过程及设备的选择与操作》
1、萃取的定义 在欲分离的液体混合物中加入一种与其不溶或部
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萃取的应用
（1）溶液中要分离的组分是热敏性物质，受热易 于分解、聚合或发生其它化学变化。
（2）混合液中各组分之间的挥发性相近，沸点相 近，相对挥发度接近于1，甚至形成恒沸物时，用一 般的蒸馏方法难以达到或达不到分离要求的纯度。
（3）需分离的组分浓度很低且沸点比稀释剂高， 用蒸馏方法需蒸出大量稀释剂，消耗能量很多。
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化学工程学院 徐忠娟
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工程任务
蒽醌法生产双氧水的工程过程
如何分离？
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引言
均相液体混合物的分离方法目前常用的有三 种：蒸发、蒸馏和萃取。