粹取实训装置讲义

四位一体多功能萃取

培训装置

操作规程

目录

前言 (1)

萃取培训装置操作规程 (2)

一、实训目的 (2)

二、生产工艺过程 (2)

（一）萃取基本原理 (2)

（二）萃取过程计算 (6)

（三）主要物料的平衡及流向 (8)

（四）带有控制点的工艺及设备流程图 (8)

三、生产控制技术 (10)

（一）各项工艺操作指标 (10)

（二）主要控制点的控制方法、仪表控制、装置和设备的报警连锁 (10)

四、物耗能耗指标 (11)

五、安全生产技术 (11)

（一）生产事故及处理预案 (11)

（二）工业卫生和劳动保护 (12)

六、实训操作步骤 (13)

（一）开车准备 (13)

（二）正常开车 (14)

（三）正常操作 (15)

（四）正常停车 (15)

七、设备一览表 (17)

八、仪表计量一览表及主要仪表规格型号 (18)

九、附录 (19)

（一）苯甲酸在水和煤油中的平衡浓度 (19)

（二）变频器的使用 (20)

（三）仪表的使用 (21)

前言

职业教育的根本任务是培养有较强实际动手能力和职业能力的技能型人才，而实际训练是培养这种能力的关键环节。

传统的实验设备能够培训学生的实验能力，但缺乏技术手段培养学生的基本操作技能，更无法实现工业生产故障发现、分析、处理能力等综合素质的培养。

为了实现化工职业技能人才的培养，必须建立现代化的化工实训基地，而具有真正工学结合效果的化工实训装置是现代化化工实训基地的基本保障。

本化工实训系列装置采用了化工技术、自动化控制技术和网络技术的最新成果，实现了工厂情景化、故障模拟化、操作实际化和控制网络化设计目标，符合职业教育的特点和人才培养目标，体现了健康、安全和环保的理念。

本实训装置为一种集实验、实训、科研、技能鉴定功能于一体的四位一体多功能化工培训装置，能满足职业院校教学、培训、科研、技能鉴定的需要。

萃取是分离液体混合物的一种方法，在化工、炼油等工业中应用很广，是一种典型的单元操作。

萃取实训装置的主要功能：

实验：能够完成基本萃取实验，根据物系分离要求，选择适宜的实验条件，获得合格的实验产品；

实训：本培训装置流程、设备配置和操作方式与工厂基本一致，具有正常开车、正常停车、设备维护的操作技能训练功能。同时具有工业生产过程故障发现、分析、处理的综合实践能力的培训功能。

技能鉴定：应用本装置能够考核学生萃取塔的基本操作能力，萃取塔常见操作故障的处理能力，满足分级技能鉴定要求。

萃取培训装置操作规程

一、实训目的

对于液体混合物的分离，除可采用蒸馏的方法外，还可采用萃取的方法，即在液体混合物（原料液）中加入一个与其基本不相混溶的液体作为溶剂，造成第二相，利用原料液中各组分在两个液相中的溶解度不同而使原料混合物得以分离。

1. 认识萃取设备的结构；

2. 认识萃取装置的流程及仪表；

3. 掌握萃取装置的运行操作技能；

4. 学会常见异常现象的判别及处理方法。

二、生产工艺过程

液-液萃取，亦称溶剂萃取，简称萃取或抽提。选用的溶剂称为萃取剂，以S表示；原料液中易溶于S的组分称为溶质，以A表示；难溶于S的组分称为原溶剂（或稀释剂），以B表示。

如果萃取过程中，萃取剂与原料液中的有关组分不发生化学反应，则称之为物理萃取，反之则称之为化学萃取。

（一）萃取基本原理

图1 萃取操作示意图

萃取操作的基本过程如上图所示。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，所以萃取操作与精馏、吸收等过程一样，也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。

由上可知，萃取操作并没有得到纯净的组分，而是新的混合液：萃取相E 和萃余相R。为了得到产品A，并回收溶剂以供循环使用，尚需对这两相分别进行分离。通常采用蒸馏或蒸发的方法，有时也可采用结晶等其它方法。脱除溶剂后的萃取相和萃余相分别称为萃取液和萃余液，以E’和R’表示。对于一种液体混合物，究竟是采用蒸馏还是萃取加以分离，主要取决于技术上的可行性和经济上的合理性。

一般地，在下列情况下采用萃取方法更为有利：

（1）原料液中各组分间的沸点非常接近，也即组分间的相对挥发度接近于1，若采用蒸馏方法很不经济；

（2）料液在蒸馏时形成恒沸物，用普通蒸馏方法不能达到所需的纯度；

（3）原料液中需分离的组分含量很低且为难挥发组分，若采用蒸馏方法须将大量稀释剂汽化，能耗较大；

（4）原料液中需分离的组分是热敏性物质，

蒸馏时易于分解、聚合或发生其它变化。

右图所示的喷洒式萃取塔是一种典型的微分

接触式萃取设备。料液与溶剂中的较重者自塔顶

加入，较轻者自塔底加入。两相中有一相经分布

器分散成液滴，另一相保持连续。液滴在浮生或

沉降过程中与连续相呈逆流接触进行物质传递，

最后轻重两相分别从塔顶与塔底排出。

图2 喷洒萃取塔

在双组分溶液的萃取分离中，萃取相及萃余

相一般均为三组分溶液。各组分均以质量分数表

示，为确定某溶液的组分必须规定其中两个组分

的质量分数，而第三组分的质量分数可由归一条

件决定。这样，三组分溶液的组成须用平面坐标

上的一点（如图3的R 点）表示，点的纵坐标为

溶质A 的质量分数x A ，横坐标为溶剂S 的质量分

数x S 。因三个组分的质量分数之和为1，故在图3

所示的三角形范围内可表示任何三元溶液的组成。三角形的三个顶点分别表示三个纯组分，而三条边上的任何一点则表示相应的双组分溶液。

物料衡算与杠杆定律

设有组成为x A 、x B 、x S （R 点）的溶液R kg 及组成为y A 、y B 、y S （E 点）的溶液E kg ，若将两溶液混合，混合物总两为M kg ，组成为z A 、z B 、z S ，此组成可用图3中的M 点表示。则可列总物料衡算式及组分A 、组分S 的物料衡算式： A A A s S S

M R S

Mz Rx Ey Mz Rx Ey =+=+=+（1）

由此可以导出：

S s A A A A S S

z x z x E R y z y z --==--（2） 式（2）表明，表示混合液组成的M 点的位置必在R 点与E 点的连线上，且线段RM 与ME 之比与混合前两溶液的质量成反比，即：

E RM R EM

=（3） 式（3）为物料衡算的简洁图示方法，称为杠杆定律。根据杠杆定律，可较方便的在图上定出M 点的位置，从而确定混合液的组成。须指出，即使两溶液不互溶，M 点（z A 、z B 、z S ）仍可代表该两相混合物的总组成。

平衡连接线

利用溶解度曲线，可以方便的确定溶质A 在互成平衡的两液相中的组成关系。现取组分B 与溶剂S 的双组分溶液，其组成以图4中的M 1点表示，该溶液必分为两层，其组成分别为E 1和R 1。

图3 溶液组成的表示法