化工原理下萃取过程的流程与计算

B
斜率
操作线方程
S
过点 ( X F , Y1 )
( X n , YS )
Y1
1
J
2
3
YS
4 D
斜率
B/S
Xn
XF
x x n计算 ≤ 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
(2) 解析法
设平衡关系为 YKX
类似于逆流吸收
(B ) V S (S ) (Xn) Y2 X 2 (Y S )
超临界萃 取的流程
等温变压流程 等压变温流程 等温等压吸附流程
超临界萃取等温变压流程
1－萃取器 2－膨胀阀 3－分离槽 4－压缩机
T1 = T2 p1 > p2
1－萃取器 2－加热器 3－分离槽 4－泵 5－冷却器
T1 < T2 p1 = p2
超临界萃取等压变温流程
1－萃取器 2－吸附剂 3－分离槽 4－泵
第4章 液－液萃取
4.4 其他萃取分离技术 4.5 液－液萃取设备 4.5.1 萃取设备的基本要求与分类
一、萃取设备的基本要求
萃取设备的基本要求： ①两相充分的接触并伴有较高程度的湍动； ②有利于液体的分散与流动； ③有利于两相液体的分层。
D 4Vc U c
萃取塔塔径
式中：Vc——连续相的体积流量，m3/s；
Uc—— 连续相的表观速度（空塔速度)，m/s。
二、萃取塔工艺尺寸的确定
连续相表观速度的计算
U c0.5~0.8U cF
式中：UcF —— 连续相的液泛表观速度，m/s。
萃取塔液泛 一相的流速过大，将另一相夹带由其自身的
入口处流出塔外。
横坐标
c
(
)0.2 ( a)1.5
c
纵坐标
U cF
UcF[1(UD/Uc)0.5]2c ac
填料萃取塔的液泛速度关联图
第4章 液－液萃取
4.3 萃取过程的计算 4.4 其他萃取分离技术 4.4.1 带回流的逆流萃取(选读) 4.4.2 伴有化学反应的萃取(选读) 4.4.3 超临界流体萃取
一、超临界流体及其基本性质
化工原理下萃取过程的流程与 计算
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
BX F
BX1
1
S Y1
SY2
BX i 1
BX i
i
S Yi
S Yi1
B X FSY i 1B X iSY 1
二、多级逆流萃取的计算
整理得
Yi1B SXi (Y1B SXF)
一、微分接触逆流萃取的流程
连续相 分散相 重相 轻相
微分接触逆流萃取流程 1-萃取塔 2-流量计 3-离心泵
一、微分接触逆流萃取的流程
分散相选择的原则： ① 两相流量相差较大时，流量小的作为分散相； ② 用填料塔时，润湿性能差的作为分散相； ③ 两相黏度相差较大时，黏度大的作为分散相； ④ 安全角度考虑，易燃、易爆的液体作为分散相。
S= (1.1~2.0)Smin适宜溶剂用量
Y
1
Y1
Y1
max
YS
(B/S)
B/S
Xn
XF
最小溶剂用量
maxBSmin
SminB
max
max
Y1* YS XF Xn
第4章 液－液萃取
4.3 萃取过程的计算 4.3.1 单级萃取的计算 4.3.2 多级错流萃取的流程和计算 4.3.3 多级逆流萃取的流程和计算 4.3.4 微分接触逆流萃取
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。
超临界流体
二氧化碳
乙烯 √
乙烷
丙烷
一、超临界流体及其基本性质
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
黏度：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。
T1 = T2 p1 = p2
超临界萃取等温等压吸附流程
四、超临界萃取的特点
超临界萃取的特点：
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的传递特性，具有更高的传 质速率； ③适合于热敏性、易氧化物质的分离或提纯； ④操作压力高，设备投资较大。
五、超临界萃取的应用示例
超临界萃取是具有特殊优势的分离技术。多年 来，众多的研究者以炼油、食品、医药等工业中的 许多分离体系为对象开展了深入的应用研究。在石 油残渣中油品的回收、咖啡豆中脱除咖啡因、啤酒 花中有效成分的提取等工业生产领域，超临界萃取 技术已获得成功的应用。
用超临界CO2从咖啡中提取咖啡因的流程 1－萃取塔 2－水洗塔 3－蒸馏塔 4－脱气罐
hKX B aX XnFXd X X*HORNOR
萃余相 总传质 单元高 度
二、萃取塔工艺尺寸的确定
萃余相总传质单元数的计算 与填料吸收塔类似
NOG1 1Sln(1S)Y Y1 2 Y Y22**S
NOR111 ln(1A1m)X XF n X Xnn**A1m Am
二、萃取塔工艺尺寸的确定
2. 萃取塔塔径的计算
一、超临界流体及其基本性质
3. 超临界流体的溶解性能
物质在超临界流体中的溶解度C与超临界流体
的密度ρ的关系
lnCklnm
超临界流体既具 有与液体相近的溶解
比例系数
常数
能力，萃取时又具有 远大于液态萃取剂的
Baidu Nhomakorabeaρ ～C
传质速率。
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的溶解度
二、超临界萃取的基本原理
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
溶剂与萃取 组分分离
三、超临界萃取的典型流程
超临界萃取过程分为萃取和分离两个阶段，按 分离方法不同分为三种流程。
NTln1Aln11 AY Y12 Y Y2* 2 *1 A
nln1Amln1A 1mX XF n Y YS S//K KA 1m
(B ) V S (S )
( X F ) Y 1 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
根据工程经验
设备费 操作费
二、萃取塔工艺尺寸的确定
1. 萃取塔有效高度的确定 (1) 等板高度法
与填料吸收塔类似
ZNT•HETP hn•HETS
提示：HETS与HETP不一定相等。
萃取级数 等板高度
二、萃取塔工艺尺寸的确定
(2)传质单元数法
与填料吸收塔类似
ZKY V aYY 21Yd X Y*HOGNOG
萃余相 总传质 单元数