10.3 液-液萃取过程的计算

x n计算 ≤ x n规定
n=3
S1 S2 S3
10.3.2 多级错流萃取的计算
二、多级错流萃取的计算
2. B与 S不互溶物系 与 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 的质量衡算
BXF + SYS = BX1 + SY1
B 整理得： 整理得： Y1 − YS = − ( X1 − XF ) S
10.3.2 多级错流萃取的计算
二、多级错流萃取的计算
第 n 级作溶质 A的质量衡算 的质量衡算
B Yn − YS = − ( Xn − Xn−1 ) S
操作线 方程
B 斜率= − S
⇒
直角坐标图 图解法
( 过点 Xn−1 ,YS )
计算内容 由 Xn 由n 由 n、Xn 级数 n 组成 Xn 溶剂用量 S
多级错流 萃取级数
10.3.3 多级逆流萃取的计算
一、多级逆流萃取的流程
多级逆流萃取操作的特点 级加入； 原料液从第 1 级加入； 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； 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； 后一级的萃取相为前一级的萃取剂； S 循环使用，传质推动力小，溶剂用量小； 循环使用，传质推动力小，溶剂用量小； 连续操作， 连续操作，生产能力大
10.3.2 多级错流萃取的计算
二、多级错流萃取的计算
1. B与 S部分互溶物系 与 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 萃取级数 三角形相图 图解法
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
F MS = S MF
F R M
E
单级萃取图解
10.3.1 单极萃取的计算
二、B 与 S不互溶物系 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 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
FH Smax = F × HS
Smin < S < Smax
10.3.1 单极萃取的计算
一、B 与 S 部分互溶物系
2. 规定萃取剂用量 已知： 已知：原料量 F ，原料组成 xF， 溶剂组成 yS 规定： 规定：萃取剂用量 S 计算： 计算： 萃取相量 E、组成 yE 萃余相量 R、组成 xR 萃取液量E′、组成 y′ E 萃余液量 R′、组成 x′ R
S
～ S/F ～n
根据工程经验
S = (1.1 ~ 2.0)Smin
适宜溶剂用量
Y1′ Y1
Y1∗
δ max
YS Xn
δ = B/S
δ ′ = ( B / S )′
XF
最小溶剂用量
δmax = B S min
Smin = B δ max
Y1* − YS δ max= X F − Xn
一、萃取设备的基本要求
B 由操作线方程 Y1 − YS = − ( X1 − XF ) S
10.3.2 多级错流萃取的计算
二、多级错流萃取的计算
S XF + YS Am = KS B B X1 = 萃取 1 + Am 因子 S S ( XF + YS ) YS B 第二级： 第二级： X2 = + B (1 + Am )2 1 + Am
10.3.3 多级逆流萃取的计算
F xF
R1 x1
R2 x 2
Rn−1 xn−1
En yn
Rn xn n
S yS
1
E1 y1
E2 y 2
2
E3 y 3
多级逆流萃取流程示意图
10.3.3 多级逆流萃取的计算
二、多级逆流萃取的计算
1. B与 S部分互溶物系 与 部分互溶物系 已知： 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： 规定：最终萃余相组成 xn 计算： 计算： 萃取级数 n 三角形相图图解法
F
E1
M
Rn
溶剂比的影响 S / F 较大
△ 在 右 侧
F
E1 M
△ 在无穷远处
Rn
溶剂比的影响 S / F 为某数值
10.3.3 多级逆流萃取的计算
二、多级逆流萃取的计算
2. B与 S不互溶物系的计算 与 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
1
S Y1
B X1
S Y2
B Xi−1
S Yi i
B Xi
S Yi+1
BXF + SYi +1 = BXi + SY1
10.3.3 多级逆流萃取的计算
二、多级逆流萃取的计算
整理得
B B Yi +1 = Xi + (Y1 − XF ) S S B 斜率 S 操作线方程
过点
( X F ,Y1)
( X n ,YS )
S S S ( XF + YS ) YS YS B B 第 n 级 ： Xn = + +⋅⋅⋅ + B (1 + Am )n (1 + Am )n−1 (1 + Am )
…
10.3.2 多级错流萃取的计算
二、多级错流萃取的计算
整理得
XF - (YS/K) 1 n= ln[ ] ln(1 + Am ) Xn - (YS/K)
10.3.1 单极萃取的计算
二、B 与 S不互溶物系 不互溶物系
对溶质 A质量衡算 质量衡算
B
XF
BXF + SYS = SYE + BXR
B YE－YS = － ( XR－XF ) S B 斜率 − 操作线 S 方程 过点 ( XF ,YS )
直角坐标图图解法
S YS
E R
S YE
B XR
YE
10.3.3 多级逆流萃取的计算
二、多级逆流萃取的计算
物料衡算关系
F − E1 = Rn − S F − E1 = R1 − E2
R1 − E2 =R2 −E3 Rn−1 − En =Rn −S
F − E1 = R1 − E2 = R2 − E3 = • • • = Rn − S = ∆
净流量差 操作点
1 1 XF − YS / K 1 (B) V S (S ) n= ln[( 1 − ) ] + Y ln Am Am Xn − YS / K Am ( XF ) 1 X1 (Y1 )
萃取因子
10.3.3 多级逆流萃取的计算
二、多级逆流萃取的计算
(3)适宜溶剂量的确定 适宜溶剂量的确定 处理量F 处理量 一定 设备费 操作费
E′
y′ E
xF
F
yE
R′ R
x′ R xR
E M
纯溶剂
单级萃取图解
10.3.1 单极萃取的计算
一、B 与 S 部分互溶物系
M = F + S = R+ E
M F S = F× M S
RM E = M× RE
R= M−E
R′F E′ = F × R′ = F − E′ R′E′
Smin = F × FG GS
n=4
E1
x n计算 ≤ x n规定
xF
F
R1 R2
M
E2 E3 E4
来自百度文库
∆
R3
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
Y1 Y2 Y3 YS X3 N X2 M X1 L XF n=3
斜率 –B/S
X n计算 ≤ X n规定
多级错流萃取直角坐标图图解计算
10.3.2 多级错流萃取的计算
二、多级错流萃取的计算
(2) 解析法 设平衡关系为
Y = KX
Y1 = KX1
第一级的相平衡关系为
S XF + YS B 联立得： 联立得： X1 = KS 1+ B
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 )
10.3.2 多级错流萃取的计算
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， 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 一般为间歇操作，
萃取设备的基本要求 两相充分的接触并伴有较高程度的湍动 有利于液体的分散与流动 有利于两相液体的分层
二、超临界流体及其基本性质
1．超临界流体 如果某种气体处于临界温度之上，则无论压力 增至多高，该气体也不能被液化，称此状态的气体 为超临界流体。 二氧化碳 超临界流体 乙烯 乙烷 丙烷
√
2. 超临界流体的基本性质 密度 接近于液体。 超临界流体 的基本性质 粘度 接近于气体。 自扩散系数 介于气体和液体之间，比液体大100 倍左右。
S1
S2
Sn
F xF
1
R1 x1
2
R2 x2
Rn−1 xn−1
n
Rn xn
E1 y1
E2 y2
多级错流萃取流程示意图
En yn
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， 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。 程度所需的总溶剂用量最少。
Y1
1 2
J
3
YS
4
斜率
D Xn X n计算 ≤ X n规定 n=4
B/S XF
多级逆流萃取直角坐标图图解计算
10.3.3 多级逆流萃取的计算
二、多级逆流萃取的计算
(2) 解析法 设平衡关系为 Y 类似于逆流吸收
= KX
(B) V S (S ) ( Xn )Y2 X2(YS )
* 1 1 Y1 −Y 2 1 NT = ln[( 1 − ) + ] * ln A A Y2 − Y2 A
10.3 液-液萃取过程的计算 液萃取过程的计算
10.3.1 单极萃取的计算 10.3.2 多级错流萃取的计算 10.3.3 多级逆流萃取的计算
10.3.1 单极萃取的计算
一、B 与 S 部分互溶物系
1. 规定萃余相组成 已知： 已知：原料量 F ，原料组成 xF， 溶剂组成 yS 规定： 规定：萃余相组成 xR 计算： 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