萃取设备--错流萃取-逆流萃取
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多级萃取流程
辅助曲线和临界混熔点
（3）分配系数与分配曲线
分配系数：
组分A在E相中的组成 y A k A 组分A在R相中的组成 x A
yB kB xB
其中：yA—萃取相E中组分A的质量分数； xA—萃取相R中组分A的质量分数； kA愈大，萃取分离的效果愈好。
分配曲线
3.杠杆规则 M点：和点 R点、E点：差点
在湿法冶金中的应用
在食品化工中的应用
任务二 萃取操作知识准备
一、三元体系的液液相平衡
1.组成在三角形相图上的表示方法
三个顶点： A点：纯溶质 B点：纯稀释剂 S点：纯萃取剂 边上的点： 二元混合物 三角形内的点： 三元混合物
组成在三角形相图上的表示方法
例：M点的组成 过M作对边和平行线ED、HG、KF， 由点E、G、K读出组成。 xA=0.4 xB=0.3
S 在回收器内产 物与溶剂分离，溶 剂则可循环使用。
萃取器 F
分离器 R
回收器 P（产物）
2.多级萃取流程
（1）多级错流萃取
料液Leabharlann 萃余液萃余液混合分离器1
萃取液 溶剂 溶剂
混合分离器2
萃取液 溶剂
混合分离器n
萃取液
萃余液
多级错流萃取流程的特点：每级均加新鲜溶 剂，故溶剂消耗量大，得到的萃取液产物平均浓 度较稀，但萃取较完全。
（2）多级逆流萃取
料液
萃余液
萃余液
废液
混合分离器1
产物＋溶剂
混合分离器2
混合分离器n
溶剂
多级逆流萃取流程的特点：料液走向和萃 取剂走向相反，只在最后一级中加入萃取剂， 萃取剂消耗少，萃取液产物平均浓度高，产物 收率较高。工业上多采用多级逆流萃取流程。
（3）分配系数与分配曲线
分配系数：
组分A在E相中的组成 y A k A 组分A在R相中的组成 x A
yB kB xB
其中：yA—萃取相E中组分A的质量分数； xA—萃取相R中组分A的质量分数； kA愈大，萃取分离的效果愈好。
分配曲线
3.杠杆规则 M点：和点 R点、E点：差点
在湿法冶金中的应用
在食品化工中的应用
任务二 萃取操作知识准备
一、三元体系的液液相平衡
1.组成在三角形相图上的表示方法
三个顶点： A点：纯溶质 B点：纯稀释剂 S点：纯萃取剂 边上的点： 二元混合物 三角形内的点： 三元混合物
组成在三角形相图上的表示方法
例：M点的组成 过M作对边和平行线ED、HG、KF， 由点E、G、K读出组成。 xA=0.4 xB=0.3
S 在回收器内产 物与溶剂分离，溶 剂则可循环使用。
萃取器 F
分离器 R
回收器 P（产物）
2.多级萃取流程
（1）多级错流萃取
料液Leabharlann 萃余液萃余液混合分离器1
萃取液 溶剂 溶剂
混合分离器2
萃取液 溶剂
混合分离器n
萃取液
萃余液
多级错流萃取流程的特点：每级均加新鲜溶 剂，故溶剂消耗量大，得到的萃取液产物平均浓 度较稀，但萃取较完全。
（2）多级逆流萃取
料液
萃余液
萃余液
废液
混合分离器1
产物＋溶剂
混合分离器2
混合分离器n
溶剂
多级逆流萃取流程的特点：料液走向和萃 取剂走向相反，只在最后一级中加入萃取剂， 萃取剂消耗少，萃取液产物平均浓度高，产物 收率较高。工业上多采用多级逆流萃取流程。
生物制药设备之萃取及设备—溶剂萃取及设备
萃取分率
萃取过程完成后，组分在萃余液中的数量与原料液中总 数量的比值.
c2VF 1
c2VF c1VS K 1
组分的回收率
1 K
K m
在多次萃取过程中，每一次萃取都服从分配定律， 且每次萃取过程的分配系数都相同。
K K1 K 2 K n
所以，随着萃取次数的增加，残留在原料体系中的组分 越来越少，但无论进行多少次萃取，都不可能将组分从原 料体系中彻底萃取出来。
在双水相萃取中，PEG的回收采用盐溶蛋白质 和离子交换法，无机盐的回收采用结晶沉淀法进行。
溶剂萃取分离法
一、萃取基本知识 1.萃取过程
萃取： 两互不相溶的溶剂构成的非均相体系中，组分从一 相转移到另一相的过程。
萃取剂：转移组分的溶剂。 萃取液：萃取剂萃取组分后所得溶液。 萃余液：被萃取剂萃取后的溶液。
2.萃取原理 萃取推动力：遵守相似相溶原理，组分在两溶剂中溶解度之 差即为推动力，推动力越大萃取大越容易进行。
二、分配定律 在其他条件不变的情况下，萃取过程达到平衡后，萃
取液中溶质浓度与萃余液中溶质浓度的比值是常数，这个 规律叫分配定律。
萃取相组分浓度 K 萃余相c1VS c2VF
在错流萃取中，随着萃取的级数增加，萃取液中组 分总数量增多，溶剂体积逐级增大，萃取液中组分浓度 逐级降低。溶媒消耗量大，后续蒸发浓缩量大，但萃取 较完全。
三、多级逆流萃取
在多级逆流萃取中，在第一级加入原料液，在第 三级加入新鲜萃取剂。在第三级萃取后所得萃取液 作为萃取剂进入第二级，第一级的萃余液作为原料 液进入第二级，两股流体混合萃取后，所得萃余液 作为原料液进入第三级。而萃取液作为萃取剂进入 第一级，在第一级对原料液萃取后，所得萃取液被 送入贮罐贮存备用。
萃取设备_精品文档
萃取设备1. 引言萃取设备是化学工程领域中常用的一种设备，用于从混合物中分离出某种物质。
萃取是一种基于不同物质在不同溶剂中溶解度不同的原理进行分离的方法。
萃取设备广泛应用于制药、化工、食品等行业中，具有很高的分离效率和操作灵活性。
2. 萃取设备的原理萃取设备的基本原理是利用两种或多种溶剂的相互溶解性差异，使得要分离的物质在某一种溶剂中溶解度更高，从而实现分离的目的。
常见的萃取设备包括萃取塔、萃取柱、液-液萃取装置等。
2.1 萃取塔萃取塔是一种常用的分离设备，通常由一个或多个填料层和进料喷嘴组成。
原料混合物从塔顶部进入，然后通过填料层，与溶剂进行充分接触。
在接触的过程中，物质会根据其在不同溶剂中的溶解度分配到不同的相中。
随着物质的分配平衡的达成，相中的物质逐渐分离出来。
2.2 萃取柱萃取柱是另一种常见的萃取设备，通常由填料料床和进出料口组成。
原料混合物从柱顶部进入，经过填料料床，与溶剂进行接触和混合。
不同物质在接触过程中根据其在溶剂中的溶解度分配到不同的相中，从而实现分离。
2.3 液-液萃取装置液-液萃取装置是一种更为复杂的萃取设备，常用于分离难分离的物质。
它包括两个以上的相分离器和循环泵。
原料混合物通过循环泵进入相分离器，与溶剂进行接触并混合，然后经过相分离器进行液-液分离。
随后，得到的上层液相和下层液相分别排出。
3. 萃取设备的应用萃取设备广泛应用于各个行业中，下面以制药、化工、食品三个行业为例，介绍其在实际应用中的具体情况。
3.1 制药业中的应用在制药业中，萃取设备常用于从天然植物中提取有效成分，如植物提取物、草药提取物等。
以植物提取物为例，制药企业可以利用选择性溶解性差异，将植物中的有效成分分离出来，进一步提炼和纯化，以用于制药领域。
3.2 化工业中的应用在化工行业中，萃取设备常用于从化工废水中回收和处理有价值的化合物。
一些有机溶剂和废水中的有机物具有溶解度差异，通过萃取设备可以将有机物从废水中分离出来，实现资源的回收和废水的处理。
直观演示7大萃取设备的结构和原理
直观演示7大萃取设备的结构和原理萃取（Extraction）是分离液体混合物的一种单元操作，依据液体混合物中各组分在溶剂中溶解度的差异分离液体混合物，俗称抽提。
萃取设备——离心萃取机————混合·沉降萃取器————脉冲筛板萃取塔————筛板萃取塔————填料萃取塔————往复筛板萃取塔————转盘筛板萃取塔——萃取设备简介萃取设备又称萃取器，其作用是实现两液相之间的质量传递。
对萃取设备的基本要求是使萃取系统的两液相之间能够充分混合、紧密接触并伴有较高程度的湍动；同时使传质后的萃取相与萃余相能够较完善的分开。
萃取设备的种类很多，按两相接触方式，可分为逐级接触式和连续接触式；按形成分散相的动力，可分为无外加能量与有外加能量两类，前者只依靠液体送入设备时的压力和两相密度差在重力作用下使液体分散，后者则依靠外加能量用不同的方式使液体分散；此外，根据两相逆流的动力不同，可分为重力作用和离心力作用两类。
常用的萃取塔型①转盘塔在工作段中,等距离安装一组环板,把工作段分隔成一系列小室，每室中心有一旋转的圆盘作为搅拌器。
这些圆盘安装在位于塔中心的主轴上，由塔外的机械装置带动旋转。
转盘塔结构简单，处理能力大，有相当高的分离效能，广泛应用于石油炼制工业和石油化工中。
②脉动塔在工作段中装置成组筛板(无溢流管的)或填料。
由脉动装置产生的脉动液流，通过管道引入塔底，使全塔液体作往复脉动。
脉动液流在筛板或填料间作高速相对运动产生涡流，促使液滴细碎和均布。
脉动塔能达到更高的分离效能，但处理量较小，常用于核燃料及稀有元素工厂。
③振动板塔将筛板连成串，由装于塔顶上方的机械装置带动，在垂直方向作往复运动，借此搅动液流，起着类似于脉动塔中的搅拌作用。
萃取塔设计主要是确定塔的直径和工作段高度。
先从液体流量除以操作速度，得出塔截面，算出塔径。
然后根据塔的特性以及物系性质和分离要求，确定传质单元高度和传质单元数，最后两者相乘即得塔的工作段高度。
萃取设备错流萃取逆流萃取
此法与错流萃取相比，萃取剂耗量较少， 因而萃取液平均浓度较高。
多级逆流萃取示意图
Ｌ１
Ｌ2
S
Ｌ３
混 分混 分混 分 合 离合 离合 离 器 器器 器器 器
F
第一级
第二级
R３ 第三级
青霉素的多级逆流萃取
第一级 含青霉素乙酸戊酯
第二级
第三级
青霉素滤液
废液 乙酸戊脂
在三级逆流萃取装置中用乙酸戊酯从澄清的发酵液中分离青
2、离心萃取设备 （萃取分离同设备）
? 重液、轻液两相快速充分混合并快速分 离
? 分为逐级接触式和微分接触式两类
? 优点：结构紧凑，生产强度高，物料停 留时间短、分离效果好
? 缺点：结构复杂，制造困难，造价高， 能耗大
芦 威 式 离 心 萃 取 器
三、液-液萃取操作要点
? 1、选择合适的分散相 ? 2、选择合适的各相流速，使各相能够充分
分散
? 3、开车前，应先确认系统密闭性良好 ? 4、开车后，一般先开启连续相，后开启分
散相
? 5、萃取设备应定期检查，直接接触腐蚀性 液体的部件应及时更换。
第2节 液-液萃取过程的计算
一、萃取方法和理论收率的计算
①混合：将料液和萃取剂在混合设备中充 分混合，使溶质自料液转入萃取剂中。
②分离：将混合液通过离心分离设备或其 他方法分成萃取相和萃余相。
青霉素发酵过滤液进入第一级萃取罐，在此与从第二级分离器来的萃 取相（含产品青霉素）混合萃取，然后流入第一级分离器分成上下层，上 层为萃取相，富含目的产物，送去蒸馏回收溶剂和产物进一步精制；下一 层为萃余相，含目的产物浓度比新鲜料液低得多，送第二级萃取；如此经 三级萃取后，最后一级的萃余相作为废液排走。
萃取设备及选择
一般在工艺要求的理论级小于3、处理量较小 时，可考虑采用填料萃取塔。适宜处理腐蚀性 物料。
萃取设备
2. 塔式萃取设备
（3）筛板萃取塔 例：以轻液作为分散相的筛板萃取塔。
轻液通过筛孔而被分散；液滴浮升到上一层筛板之 下，合并聚集成轻液层，又通过上一层的筛板面分散。 这样，轻液每经过一次筛板，就被分散和合并各一次， 直到塔顶聚集成轻液层后流出。
特点：结构简单，传质效率高，但生产能 力一般有所下降。
萃取设备
2. 塔式萃取设备
（5）转盘萃取塔
转盘萃取塔：水平圆形转盘、固定环。 转盘：使两液相随着转盘一起转动。一方面使连续相 产生漩涡运动，另一方面也促使分散相的滴液变形、破裂 及合并，故能提高传质系数，更新及增大相界面积。 固定环：抑制轴向返混，使漩涡运动大致限制在固定 环之间。 转盘和固定环都较薄而滑，可防止乳化现象，有利于 轻重液的分离。
萃取设备
2. 塔式萃取设备
两液相靠重力做逆流流动而不输入机械能的萃取塔，机构简单，应用于界面张力 不大、要求的理论级数不多的场合。主要类型有喷洒塔、筛板塔和填料塔三种。
（1）喷洒塔
以重液1为连续相，分两路由塔顶进入、 而由塔底流出；轻液经塔底喷洒器分散成雾 滴后，在连续相内浮生、到达塔顶、并聚成 轻液层后流出。
特点：结构简单，传质效率高，生产能力大，因而 在石油化工中应用较广
萃取设备
3. 萃取设备选择
选择萃取设备的原则：在满足工艺条件和要求的前提下，使设备 费和操作费之和趋于最低。
（1）需要的理论级数 不超过2～3级时，各种萃取设备均可；当级数超过4～5级时，可用筛板塔；
当级数10～20级时，可选用有外加能量的设备，如混合澄清器、脉冲塔、往复 筛板塔、转盘塔等。
萃取设备
2. 塔式萃取设备
（3）筛板萃取塔 例：以轻液作为分散相的筛板萃取塔。
轻液通过筛孔而被分散；液滴浮升到上一层筛板之 下，合并聚集成轻液层，又通过上一层的筛板面分散。 这样，轻液每经过一次筛板，就被分散和合并各一次， 直到塔顶聚集成轻液层后流出。
特点：结构简单，传质效率高，但生产能 力一般有所下降。
萃取设备
2. 塔式萃取设备
（5）转盘萃取塔
转盘萃取塔：水平圆形转盘、固定环。 转盘：使两液相随着转盘一起转动。一方面使连续相 产生漩涡运动，另一方面也促使分散相的滴液变形、破裂 及合并，故能提高传质系数，更新及增大相界面积。 固定环：抑制轴向返混，使漩涡运动大致限制在固定 环之间。 转盘和固定环都较薄而滑，可防止乳化现象，有利于 轻重液的分离。
萃取设备
2. 塔式萃取设备
两液相靠重力做逆流流动而不输入机械能的萃取塔，机构简单，应用于界面张力 不大、要求的理论级数不多的场合。主要类型有喷洒塔、筛板塔和填料塔三种。
（1）喷洒塔
以重液1为连续相，分两路由塔顶进入、 而由塔底流出；轻液经塔底喷洒器分散成雾 滴后，在连续相内浮生、到达塔顶、并聚成 轻液层后流出。
特点：结构简单，传质效率高，生产能力大，因而 在石油化工中应用较广
萃取设备
3. 萃取设备选择
选择萃取设备的原则：在满足工艺条件和要求的前提下，使设备 费和操作费之和趋于最低。
（1）需要的理论级数 不超过2～3级时，各种萃取设备均可；当级数超过4～5级时，可用筛板塔；
当级数10～20级时，可选用有外加能量的设备，如混合澄清器、脉冲塔、往复 筛板塔、转盘塔等。
化工分离过程-萃取
yN G x1 L y f G x f L
即： y N ( y f G x f L x1L) / G
(0.075 60 2.5 75 0.35 75) / 60
2.76(kg/m3 )
TSHY
解例 4-2
⑤对H2SO4做总物料衡算：
LH f LH1 1.54( yN y f )G
x ny3 即： x 1 2 1
将x1表达式代入，得：
x2
x f ny3 (1 ) 1 2
TSHY
4.3.2 逐级萃取过程
同样，对第三级作物料衡算可得：
x3
x f ny4 (1 2 ) 1 2 3
对第N级作物料衡算，得：
用量、被萃物浓度、萃取温度等。
(4)萃取流程的建立
(5)设备的确定
完整的萃取和反萃流程。
设备形式和结构。
TSHY
4.1.2 萃取剂的选择和常用萃取剂
1. 萃取剂的选择
(1) 萃取剂应具备的特点 ①萃取剂中至少要有一个能与被萃物形成萃合物的 官能团。常见的萃取官能团通常是一些包含N、O、P、 S的基团。
③化学稳定性强
④易与原料液相分层 ⑤易于反萃或分离
⑥安全性好
⑦经济性好
无毒或低毒、不易燃、难挥发、环保。
成本低、损耗小。
TSHY
4.1.2 萃取剂的选择和常用萃取剂
2. 常用萃取剂
①中性萃取剂 包括含磷类、含氧类和含硫类重型 萃取剂，如磷酸三丁酯(TBP)、甲基异丁基酮(MIBK)、 二辛基亚砜(DOSO)等。 ②有机酸萃取剂 包括有机磷酸、有机磺酸、羧酸 各种有机胺和胺盐。 各种有机螯合物、冠醚等。
4.3 萃取计算
原料 A+B 萃取剂 S 萃取相 E
萃余相 R
4.3.1 单级萃取
1、原溶剂和萃取剂部分互溶的体系（杠杆规则）
原料 A+B 萃取剂 S
萃取相 E
S用量的计算：
S = F（MF / MS）
R、E的计算：
萃余相 R
A E’m E’
R+E=F+S
R / E = ME / MR R’、E’组成计算：
F
B R’ R M
Y2 =
Y3 =
( B / S 1 )( X
( B / S 1 )( X
2
- X 1)
- X 2)
3
··· ··· ···
YN = ( B / S 1 )( X
N
- X
N
1
)
（4-8c）
12.3.2 多级错流萃取
（1）图解法
Y 1 = - ( B / S 1 )( X 1 - X F )
Y1
E1 E2 E3
（2）解析法
平衡线 Y=mX
1
Y 1 = mX
Y 1 = - ( B / S 1 )( X 1 - X F )
Y1
Y2 Y
E2 E3 E4
E1
E
mS X1 = X
F
/( B
1
+ 1)
萃取因数
令 b1=mS1/B ,则X1=XF/( b1 +1)
Y1 = mX
F
Y3 Y4
0
/( b1 + 1 )
/( b 1 + 1 )
例4-4 含丙酮20%(质量百分率，下同)的水溶液，流量 F=800kg/h，按错流萃取流程，以1，1，2-三氯乙烷萃取其中的丙酮， 每一级的三氯乙烷流量S1=320kg/h。要求萃余液中的丙酮含量降到 5%以下，求所需的理论级数和萃取相、萃余相的流量。操作温度为 25℃，此温度下的平衡数据示于下表。
萃余相 R
4.3.1 单级萃取
1、原溶剂和萃取剂部分互溶的体系（杠杆规则）
原料 A+B 萃取剂 S
萃取相 E
S用量的计算：
S = F（MF / MS）
R、E的计算：
萃余相 R
A E’m E’
R+E=F+S
R / E = ME / MR R’、E’组成计算：
F
B R’ R M
Y2 =
Y3 =
( B / S 1 )( X
( B / S 1 )( X
2
- X 1)
- X 2)
3
··· ··· ···
YN = ( B / S 1 )( X
N
- X
N
1
)
（4-8c）
12.3.2 多级错流萃取
（1）图解法
Y 1 = - ( B / S 1 )( X 1 - X F )
Y1
E1 E2 E3
（2）解析法
平衡线 Y=mX
1
Y 1 = mX
Y 1 = - ( B / S 1 )( X 1 - X F )
Y1
Y2 Y
E2 E3 E4
E1
E
mS X1 = X
F
/( B
1
+ 1)
萃取因数
令 b1=mS1/B ,则X1=XF/( b1 +1)
Y1 = mX
F
Y3 Y4
0
/( b1 + 1 )
/( b 1 + 1 )
例4-4 含丙酮20%(质量百分率，下同)的水溶液，流量 F=800kg/h，按错流萃取流程，以1，1，2-三氯乙烷萃取其中的丙酮， 每一级的三氯乙烷流量S1=320kg/h。要求萃余液中的丙酮含量降到 5%以下，求所需的理论级数和萃取相、萃余相的流量。操作温度为 25℃，此温度下的平衡数据示于下表。
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萃剂提取了溶质成为萃取相，分离出 萃取相后剩余的混合液成为萃余相。
2、液-液萃取的分类
（1）物理萃取
① 概念：进行萃取的体系是多相多组分体 系，在萃取过程中不发生化学反应。
在一个多组分两相体系中，溶质自动地从化 学位大的一相转移到化学位小的一相，其过 程是自发进行的。
萃取过程符合Nerst分配定律。
（2）溶剂的选择
分配系数尽量大 分离因素大于1 料液与萃取溶剂互溶度尽量小 毒性低 化学性质稳定，腐蚀性小 价格便宜，来源方便 ——常用：乙酸乙酯、乙酸戊酯、丁醇
5、双水相萃取
（1）概念
双水相现象：当两种聚合物或一种聚合物与 一种盐溶于同一溶剂时，由于聚合物之间或 聚合物与盐之间的不相容性，当聚合物或无 机盐浓度达到一定值时，就会分成不互溶的 两相。
③溶剂回收。
工业萃取的流程：
分离器（如碟片式离心机）
混合 分离 溶剂回收
混合器 （如搅拌混合器）
溶剂回收装置 （如蒸馏塔）
工业上的萃取过程按操作方式分类，可 分为: ➢单级萃取: ➢多级萃取:又可分为错流萃取和逆流萃取。
（一）单级萃取
一个混合器、 一个分离器
使用一个混合器和一个分离器的萃取操作：
第八章 萃取设备及计算
第1节 萃取设备
一、萃取原理和基本过程
1、基本概念
溶剂萃取法：是指利用物质在互不混 溶的两相（有机相和水溶液相）中溶 解度的不同，依据分配定律，提取和 分离物质的一种方法。
在萃取过程中, 所用的溶剂称为萃取剂。
混合液中欲分离的组分称为溶质。
混合液中的原溶剂称稀释剂。
分散 3、开车前，应先确认系统密闭性良好 4、开车后，一般先开启连续相，后开启分
散相 5、萃取设备应定期检查，直接接触腐蚀性
液体的部件应及时更换。
第2节 液-液萃取过程的计算
一、萃取方法和理论收率的计算
①混合：将料液和萃取剂在混合设备中充分 混合，使溶质自料液转入萃取剂中。
②分离：将混合液通过离心分离设备或其他 方法分成萃取相和萃余相。
两相易分散； 两相的相比随操作条件而变化； 上下两相密度差小，一般在10 g/L，因此两相
分离较困难； 易于连续操作，处理量大，成本较低，适合
工业应用。
二、萃取设备
（一）组成、功能及分类
1、萃取体系的组成及功能
液-液萃取设备应包括3个部分：混合设备、 分离设备和溶剂回收设备。
混合设备：使料液与萃取剂充分混合形成乳 浊液，欲分离的生物产品自料液转入萃取剂 中。
料液F与萃取剂S一起加入混合器内搅拌混合萃取； 达到平衡后的溶液送到分离器内分离得到萃取相L和萃余相R； 萃取相送到回收器，萃余相R为废液； 在回收器内产物与溶剂分离（如蒸馏、反萃取等），溶剂则 可循环使用。
根据溶质与萃取剂之间发生的化学反应机理， 大致可分为五类，即络合反应、阳离子交换 反应、离子缔合反应、加合反应和带同萃取 反应等。
3、萃取的基本过程
流程：混合→分离→溶剂回收（见图）
4、影响溶剂萃取的主要因素
（1）主要影响因素
pH：根据萃取药物性质确定 温度：低温操作 盐析作用：增大萃取度，有助于分相。 溶剂的性质
原料液及 溶剂同时加入 混合器内，经 搅拌后流入澄 清器，进行沉 降，即重相沉 至底部形成重 相层，而轻相 浮入器上部， 形成轻相层。 轻相层及重相 层分别由其排 出口引出。
（四）分离设备
1、离心分离设备
高速离心机：碟片式，4000~6000rpm 超速离心机：管式，＞10000rpm 三相倾析式：固体、重液、轻液
（2）特点
混合管的萃取效果高于混合罐，且为连续操作。流程 简单、结构紧凑、能耗小、萃取效率高。适于各种黏 度的流体。
2、喷射式混合器
（1）类型及作用
弯头交错喷嘴混合器、同向射流混合器、 孔板射流混合器
弯头交错喷嘴混合器
同向射流混合器
两液相已在器外汇合， 然后进入器内经喷嘴或 孔板后，加强了湍流程 度，从而提高了萃取效 率。
双水相萃取：利用物质在不相溶的两水相间 分配系数的差异进行萃取的方法。
5、双水相萃取
（2）可以构成双水相的体系有：
离子型高聚物－非离子型高聚物（分 子间斥力）：如PEG－DEXTRAN
高聚物－相对低分子量化合物（盐析 作用）：如PEG－硫酸铵基本原理
5、双水相萃取
（3）影响双水相萃取的主要因素
②分配定律的应用条件
必须是稀溶液 溶质对溶剂的互溶度没有影响 溶质在两相中必须是同一种分子类型，
即不发生缔合或取 多级萃取 多级逆流萃取
2、液-液萃取的分类
（2）化学萃取
在萃取过程中常伴随有化学反应，包括相内 反应与相界面上的反应。这类萃取统称为化 学萃取（反应萃取）。
孔板射流混合器
（2）特点
喷射式混合器是一种体积小效率高的 混合装置，特别适用于低黏度、易分 散的料液。这种设备投资小，但需要 料液在较高的压力下进入混合器。
（三）混合清澄槽
混合清澄槽是一种单件组合式萃取设备， 每一级均由一个混合器与一个澄清器组成。
优点：级数可增减，既可连续操作也可间 歇操作，级效率高，操作稳定，操作弹性 大，结构简单；缺点是动力消耗大，占地 面积大。
分离设备：将萃取后形成的萃取相和 萃余相进行分离。
溶剂回收设备：把萃取液中的生物产 品与萃取溶剂分离并加以回收。
2、分类
（二）混合设备
1、混合管
（1）工作原理
萃取剂及料液在一定流速下进入管道一端，混合后从 另一端导出，依靠管内特殊设计的内部单元和流体流 动实现液体混合。
强迫湍流状态；料液在管内平均停留时间10~20s。
界面张力、成相高聚物的分子量、电化学分 配、疏水反应、生物亲和分配、温度等。
（4）应用
生物大分子（蛋白质、酶、核酸、干扰素等） 及细胞和细胞器（病毒、叶绿体、线粒体、 细胞膜等）的提取。
5、双水相萃取
（5）特点
操作条件温和，在常温常压下进行； 两相的界面张力小，一般在10-4N／cm量级，
2、离心萃取设备（萃取分离同设备）
重液、轻液两相快速充分混合并快速分 离
分为逐级接触式和微分接触式两类
优点：结构紧凑，生产强度高，物料停 留时间短、分离效果好
缺点：结构复杂，制造困难，造价高， 能耗大
芦 威 式 离 心 萃 取 器
三、液-液萃取操作要点
1、选择合适的分散相 2、选择合适的各相流速，使各相能够充分
2、液-液萃取的分类
（1）物理萃取
① 概念：进行萃取的体系是多相多组分体 系，在萃取过程中不发生化学反应。
在一个多组分两相体系中，溶质自动地从化 学位大的一相转移到化学位小的一相，其过 程是自发进行的。
萃取过程符合Nerst分配定律。
（2）溶剂的选择
分配系数尽量大 分离因素大于1 料液与萃取溶剂互溶度尽量小 毒性低 化学性质稳定，腐蚀性小 价格便宜，来源方便 ——常用：乙酸乙酯、乙酸戊酯、丁醇
5、双水相萃取
（1）概念
双水相现象：当两种聚合物或一种聚合物与 一种盐溶于同一溶剂时，由于聚合物之间或 聚合物与盐之间的不相容性，当聚合物或无 机盐浓度达到一定值时，就会分成不互溶的 两相。
③溶剂回收。
工业萃取的流程：
分离器（如碟片式离心机）
混合 分离 溶剂回收
混合器 （如搅拌混合器）
溶剂回收装置 （如蒸馏塔）
工业上的萃取过程按操作方式分类，可 分为: ➢单级萃取: ➢多级萃取:又可分为错流萃取和逆流萃取。
（一）单级萃取
一个混合器、 一个分离器
使用一个混合器和一个分离器的萃取操作：
第八章 萃取设备及计算
第1节 萃取设备
一、萃取原理和基本过程
1、基本概念
溶剂萃取法：是指利用物质在互不混 溶的两相（有机相和水溶液相）中溶 解度的不同，依据分配定律，提取和 分离物质的一种方法。
在萃取过程中, 所用的溶剂称为萃取剂。
混合液中欲分离的组分称为溶质。
混合液中的原溶剂称稀释剂。
分散 3、开车前，应先确认系统密闭性良好 4、开车后，一般先开启连续相，后开启分
散相 5、萃取设备应定期检查，直接接触腐蚀性
液体的部件应及时更换。
第2节 液-液萃取过程的计算
一、萃取方法和理论收率的计算
①混合：将料液和萃取剂在混合设备中充分 混合，使溶质自料液转入萃取剂中。
②分离：将混合液通过离心分离设备或其他 方法分成萃取相和萃余相。
两相易分散； 两相的相比随操作条件而变化； 上下两相密度差小，一般在10 g/L，因此两相
分离较困难； 易于连续操作，处理量大，成本较低，适合
工业应用。
二、萃取设备
（一）组成、功能及分类
1、萃取体系的组成及功能
液-液萃取设备应包括3个部分：混合设备、 分离设备和溶剂回收设备。
混合设备：使料液与萃取剂充分混合形成乳 浊液，欲分离的生物产品自料液转入萃取剂 中。
料液F与萃取剂S一起加入混合器内搅拌混合萃取； 达到平衡后的溶液送到分离器内分离得到萃取相L和萃余相R； 萃取相送到回收器，萃余相R为废液； 在回收器内产物与溶剂分离（如蒸馏、反萃取等），溶剂则 可循环使用。
根据溶质与萃取剂之间发生的化学反应机理， 大致可分为五类，即络合反应、阳离子交换 反应、离子缔合反应、加合反应和带同萃取 反应等。
3、萃取的基本过程
流程：混合→分离→溶剂回收（见图）
4、影响溶剂萃取的主要因素
（1）主要影响因素
pH：根据萃取药物性质确定 温度：低温操作 盐析作用：增大萃取度，有助于分相。 溶剂的性质
原料液及 溶剂同时加入 混合器内，经 搅拌后流入澄 清器，进行沉 降，即重相沉 至底部形成重 相层，而轻相 浮入器上部， 形成轻相层。 轻相层及重相 层分别由其排 出口引出。
（四）分离设备
1、离心分离设备
高速离心机：碟片式，4000~6000rpm 超速离心机：管式，＞10000rpm 三相倾析式：固体、重液、轻液
（2）特点
混合管的萃取效果高于混合罐，且为连续操作。流程 简单、结构紧凑、能耗小、萃取效率高。适于各种黏 度的流体。
2、喷射式混合器
（1）类型及作用
弯头交错喷嘴混合器、同向射流混合器、 孔板射流混合器
弯头交错喷嘴混合器
同向射流混合器
两液相已在器外汇合， 然后进入器内经喷嘴或 孔板后，加强了湍流程 度，从而提高了萃取效 率。
双水相萃取：利用物质在不相溶的两水相间 分配系数的差异进行萃取的方法。
5、双水相萃取
（2）可以构成双水相的体系有：
离子型高聚物－非离子型高聚物（分 子间斥力）：如PEG－DEXTRAN
高聚物－相对低分子量化合物（盐析 作用）：如PEG－硫酸铵基本原理
5、双水相萃取
（3）影响双水相萃取的主要因素
②分配定律的应用条件
必须是稀溶液 溶质对溶剂的互溶度没有影响 溶质在两相中必须是同一种分子类型，
即不发生缔合或取 多级萃取 多级逆流萃取
2、液-液萃取的分类
（2）化学萃取
在萃取过程中常伴随有化学反应，包括相内 反应与相界面上的反应。这类萃取统称为化 学萃取（反应萃取）。
孔板射流混合器
（2）特点
喷射式混合器是一种体积小效率高的 混合装置，特别适用于低黏度、易分 散的料液。这种设备投资小，但需要 料液在较高的压力下进入混合器。
（三）混合清澄槽
混合清澄槽是一种单件组合式萃取设备， 每一级均由一个混合器与一个澄清器组成。
优点：级数可增减，既可连续操作也可间 歇操作，级效率高，操作稳定，操作弹性 大，结构简单；缺点是动力消耗大，占地 面积大。
分离设备：将萃取后形成的萃取相和 萃余相进行分离。
溶剂回收设备：把萃取液中的生物产 品与萃取溶剂分离并加以回收。
2、分类
（二）混合设备
1、混合管
（1）工作原理
萃取剂及料液在一定流速下进入管道一端，混合后从 另一端导出，依靠管内特殊设计的内部单元和流体流 动实现液体混合。
强迫湍流状态；料液在管内平均停留时间10~20s。
界面张力、成相高聚物的分子量、电化学分 配、疏水反应、生物亲和分配、温度等。
（4）应用
生物大分子（蛋白质、酶、核酸、干扰素等） 及细胞和细胞器（病毒、叶绿体、线粒体、 细胞膜等）的提取。
5、双水相萃取
（5）特点
操作条件温和，在常温常压下进行； 两相的界面张力小，一般在10-4N／cm量级，
2、离心萃取设备（萃取分离同设备）
重液、轻液两相快速充分混合并快速分 离
分为逐级接触式和微分接触式两类
优点：结构紧凑，生产强度高，物料停 留时间短、分离效果好
缺点：结构复杂，制造困难，造价高， 能耗大
芦 威 式 离 心 萃 取 器
三、液-液萃取操作要点
1、选择合适的分散相 2、选择合适的各相流速，使各相能够充分