萃取(化工原理)..
化工原理第五章 萃取
图 连结线斜率的变化
二.相平衡关系在三角形相图上的表示方法
1.溶解度曲线与联接线 一定温度下，测定体 系的溶解度曲线时，实验 测出的联结线的条数（即 共轭相的对数）总是有限 的，此时为了得到任何已 知平衡液相的共轭相的数 据，常借助辅助曲线（亦 称共轭曲线） 。
图 辅助曲线
2.辅助曲线和临界混溶点
第二节
液液相平衡
一. 三角形坐标图及杠杆规则 1.三角形坐标图 等边三角形 等腰直角三角形 不等腰直角三角形
一般而言，在萃取过程中很少遇到恒摩尔流的简化情况， 故在三角形坐标图中混合物的组成常用质量分数表示。 习惯 上，在三角形坐标图中，AB边以A的质量分率作为标度，BS 边以B的质量分率作为标度，SA边以S的质量分率作为标度。 三角形坐标图的每个顶点分别代表一个纯组分，即顶点A表示 纯溶质A，顶点B表示纯原溶剂（稀释剂）B，顶点S表示纯萃 取剂S。 三角形坐标图三条边上的任一点代表一个二元混合 物系，第三组分的组成为零。例如AB边上的E点，表示由A、 B组成的二元混合物系，由图可读得：A的组成为0.40，则B 的组成为（1.0-0.40）= 0.60，S的组成为零。
3. 分配系数和分配曲线
（1）分配系数 一定温度下，某组分在互相平衡的 E 相与 R 相中的组成之比称为该组分的分配系数，以 yA k表示，即溶质A
kA
yB 原溶剂B k B xB
xA
式中 yA、yB ——萃取相E中组分A、B的质量分数； xA、xB——萃余相R中组分A、B的质量分数。
分配系数kA表达了溶质在两个平衡液相中的分
第五章
▲ 第一节 概述
萃取
▲ 第二节 液液相平衡 ▲ 第三节 萃取分离效果及主要影响因数
▲ 第四节 萃取过程的计算
化工原理实验—萃取
液液萃取塔的操作一、实验目的（1）了解液液萃取设备的结构和特点；（2）掌握液液萃取塔的操作；（3）掌握传质单元高度的测定方法，并分析外加能量对液液萃取塔传质单元高度和通量的影响。
二、基本原理1．液液萃取设备的特点液液相传质和气液相传质均属于相间传质过程。
因此这两类传质过程具有相似之处，但也有相当差别。
在液液系统中，两相间的重度差较小，界面张力也不大，所以从过程进行的流体力学条件看，在液液相的接触过程中，能用于强化过程的惯性力不大，同时已分散的两相，分层分离能力也不高。
因此，对于气液接触效率较高的设备，用于液液接触就显得效率不高。
为了提高液液相传质设备的效率，常常补给能量，如搅拌、脉动、振动等。
为使两相逆流和两相分离，需要分层段，以保证有足够的停留时间，让分散的液相凝聚，实现两相的分离。
2．液液萃取塔的操作(1)分散相的选择在萃取设备中，为了使两相密切接触，其中一相充满设备中的主要空间，并呈连续流动，称为连续相；另一相以液滴的形式，分散在连续相中，称为分散相。
哪一相作为分散相对设备的操作性能、传质效果有显著的影响。
分散相的选择可通过小试或中试确定，也可根据以下几方面综合考虑：1)为了增加相际接触面积，一般将流量大的一相作为分散相；但如果两相的流量相差很大，并且所选用的萃取设备具有较大的轴向混合现象，此时应将流量小的一相作为分散相，以减小轴向混合。
2)应充分考虑界面张力变化对传质面积的影响，对于dx d>0的系统，即系统的界面张力随溶质浓度增加而增加的系统；当溶质从液滴向连续相传递时，液滴的稳定性较差，容易破碎，而液膜的稳定性较好，液滴不易合并，所以形成的液滴平均直径较小，相际接触表面较大，当溶质从连续相向液滴传递时，情况刚好相反。
在设计液液传质设备时，根据系统性质正确选择作为分散相的液体，可在同样条件下获得较大的相际传质表面积，强化传质过程。
3)对于某些萃取设备，如填料塔和筛板塔等，连续相优先润湿填料或筛板是相当重要的。
化工原理下4-1液液萃取(精)
液相E(萃取相) (S + A+微量B)
液相R(萃余相) (B + 微量A、S)
示例：用苯萃取分离醋酸和水混合物
2
二、萃取操作流程
萃取操作流程示意图
3
三、萃取过程的分类
1. 按有无化学反应分类
萃取
物理萃取√
化学萃取
2. 按萃取级数分类
萃取
单级萃取
多级萃取√
多级逆流萃取 多级并流萃取
4
三、萃取过程的分类
3. 按萃取技术分类
4. 按萃取组分数目分类
萃取
单溶剂萃取√
双溶剂萃取 膜萃取 超临界萃取 凝胶萃取 反向胶团萃取
萃取
单组分萃取 √
多组分萃取
5
四、萃取操作的应用
萃取操作应用场合：
①相对挥发度 = 1 物系的分离；
②溶质浓度很低 ,且为难挥发组分物系的分离； ③恒沸物系的分离； ④热敏性物系的分离。
17
由辅助曲线求联结线
E1
R1
E2
R2
两种溶解度曲线的互换
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三、萃取平衡相图——溶解度曲线
2. 温度对溶解度曲线的影响
～ ～ 温度 T
溶解度
不互溶区
不利于萃 取操作
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四、萃取过程在平衡相图上的表示
将定量的
纯溶剂 S 加入
y E
到A、B两组
分的原料液 F 中，该萃取过 程可在平衡相
F
ME
xR R
yE
图上表示。
xR
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ20
五、萃取平衡方程
1.以质量分数表示的平衡方程
气液平衡方程 液液平衡方程
化工原理萃取实验报告
实验报告：化工原理萃取实验
一、实验目的
本实验旨在使用化工原理的知识，学习萃取操作，掌握萃取技术，并分析混合溶液中有机
物的分离。
二、实验原理
萃取是指利用溶剂之间的不相溶特性，将混合物中的有机物从水相中分离出来的一种技术。
萃取技术的基本原理是，混合溶液中的有机物分子与溶剂分子之间存在一种相互作用，当
混合溶液中的溶剂按照一定比例添加时，有机物分子会优先溶于某一种溶剂，从而将其从
水相中分离出来。
三、实验材料
实验材料包括：萃取实验用烧杯、搅拌棒、蒸馏水、氢氧化钠溶液、乙醇、硫酸铵溶液。
四、实验步骤
1.将烧杯中加入10ml蒸馏水，然后添加4ml氢氧化钠溶液；
2.将烧杯中的溶液搅拌均匀，然后加入20ml乙醇，再搅拌均匀；
3.将烧杯中的溶液放入萃取仪中，缓慢加热，直至溶液沸腾；
4.将烧杯中的溶液搅拌均匀，然后加入10ml硫酸铵溶液，再搅拌均匀；
5.将搅拌后的溶液放入萃取仪中，缓慢加热，直至溶液沸腾；
6.等待溶液冷却，然后将上层液体萃取出来，放入容器中；
7.将下层液体也萃取出来，放入容器中，完成萃取实验。
五、实验结果
实验结果显示，萃取实验成功完成，混合溶液中的有机物得到了完全分离。
六、实验结论
本实验成功地使用了化工原理的知识，学习了萃取操作，掌握了萃取技术，并成功地分析了混合溶液中的有机物的分离。
化工原理第七章萃取
4.2 三元体系的液—液相平衡
4.2.1组成在三角形相图中的表示方法 组分浓度常用质量分率表示，有时也用体 积分率或摩尔分率。
化工原理第七பைடு நூலகம்萃取
①各顶点表示纯组分（A、 B、S）；
②任一边上的点表示相 关二元混合物；
习惯上， AB边以A的质量分率作 为标度， BS边以B的质量分率作 为标度， SA边以S的质量分率作 为标度。
化工原理第七章萃取
2. 辅助曲线与临界 混溶点 ① 有限个共轭组成
得到的联结线可按 一定方法作出辅助 曲线； ② 临界混溶点P：过该 点的联结线无限短， 处于分相的临界点。 不一定是顶点（因为
联结线有一定斜率）； ③ 临界混溶点需实测， 一般不能外推。
化工原理第七章萃取
3、分配系数和分配曲线 1）分配系数：一定温度下，在平衡的两相 中，某组分在E相与R相中的组成之比称为该 组分的分配系数，以k表示：
化工原理第七章萃取
③三角形内的点代表三 元混合物。 M点的组成： 过M点做BS的平行线， 得ED，则BE（SD）为 含有的溶质A； 过M点做AS的平行线， 得HG，则AH（SG）为 含有的稀释剂B； 过M点做AB的平行线， 得KF，则AK（BF）为 化工原含理第七有章萃的取 萃取剂S。
4.2.2液——液相平衡关系
化工原理第七章萃取
1. 溶解度曲线和联结线 设溶质A可完全溶于B 及S，但B与S部分互溶。
相平衡数据测定：加入 的B 、S适量搅拌均匀， 静止分层，得到互呈平 衡的液-液两相)，得到一 组平衡数据。
化工原理第七章萃取
在总组成为F的二元混 合液中加入一定量 A(B、S的质量比不 变)，三元混合液的组成 点将沿AF线变化；
化工原理(天大版)---(下册)第四章 萃取
选择性系数与kA、kB有关。 kA越大， kB越小，就越大， 说明：
A、B的分离也就越容易 凡是影响kA、kB的因素都影响（温度、组成） 若 =1，则萃取相和萃余相在脱除溶剂S后将具有相同的 组成，并且等于原料液的组成，故没有分离能力 萃取剂的选择性越高，对A的溶解能力就大，则一定的分离 任务，可越少萃取剂用量，降低回收溶剂操作的能耗，并且 可获得高纯度的产品A 当组分B、S完全不互溶时，则选择性系数趋于无穷大，这 是最理想的情况。
MF FN F ( xF xM ) (4 7) SF F xM y S MS NB
R'
B
（b）
S
EM
M ( xM x R ) 其中yE、xM、xR 由相图读出 y E xR R) 把4-6、4-7代入4-9得： E F ( xF x 其中xF、x' 'R、y''E由相图读出 y E x R R F E
表达了溶质在两个平衡液相中的分配关系。 A值愈大，萃取分离的效果 愈好 A值与联结线的斜率有关 不同的物系具有不同的分配系数 A值 同一物系， A值随温度和组成而变。 一定温度下，仅当溶质组成范围变化不大时， A值才可视为常数 Y KX 式中：Y——萃取相E中溶质A的质量比组成；
X ——萃余相R中溶质A的质量比组成； K——以质量比表示相组成时的分配系数
4.2.2 液-液相平衡关系
3、分配系数和分配曲线
分配曲线：若以xA为横坐标，以yA为纵坐标，则可在x-y直角坐标图上得到
表示互成平衡的一对共轭相组成的点N。将这些点联结起来即可得到曲线 ONP，称为分配曲线
曲线上的P点即为临界混溶点。 分配曲线表达了溶质A在互成平衡的E相与R相中的分配关系。若已知某液相组成， 则可由分配曲线求出其共轭相的组成。 若在分层区内y均大于x，即分配系数 A ＞1，则分配曲线位于y=x直线的上方，反 之则位于y=x直线的下方。 若随着溶质A组成的变化，联结线倾斜的方向发生改变，则分配曲线将与对角线出 现交点，这种物系称为等溶度体系
化工原理萃取PPT课件
M
0.6
0.8
B
0.8 0.6 0.4 0.2
S
三角形的三个顶点分别表示A、B、S三个纯组分。
三条边上的任一点代表某二元混合物的组成，不含 第三组分。E 点： xA =0.4， xB =0.6
组成表示法
A
A
0.8
0.2
0.8
0.2
0.6
0.4
E
0.4
M
0.6
0.2
0.8
0.6 E 0.4
0.2
0.4
D 1 CM 1
C
DM
D C CM DM
C
DM
M CD
4-1
C DM
D MC M CD
4-1a
二、三角形相图 (三元体系的液-液平衡关系)
按组分间互溶度的不同，可将三元混合液分为： (1) 溶质A可完全溶解于B及S中，而B、S不互溶； (2) 溶质A可完全溶解于B及S中，而B、S只能部分 互溶； (3) 溶质A与B完全互溶，B与S和A与S为二对部分 互溶组分。 通常，将（1）（2）中只有一对部分互溶组分的三 元溶合物体系称为第I类物质。 如丙酮（A）-水（B）-甲基异丁基酮（S） 醋酸（A）-水（B）-苯（C） 萃取中(I)类物系较普遍，故主要讨论该类物系的液 -液相平衡。
(1) M点为C与D点的和点，C点
为M点与D点的差点，D点
A
为M点与C点的差点。分点
与合点在同一条直线上，分
点位于合点的两边；
xAC
C
(2) 分量与合量的质量与直线上 相应线段的长度成比例，即：
xAM xAD
M D
B xSD xSM xSC
S
C / D DM CM
萃取在化工原理中的应用
萃取在化工原理中的应用1. 什么是萃取？萃取是一种化学分离技术，广泛应用于化工领域。
它通过在两相间转移溶质分子，实现了对混合物中物质的分离和纯化。
2. 萃取的原理萃取的原理基于溶液中不同组分的亲和性差异。
在萃取过程中，通常会选择一个溶剂（称为萃取剂），将其与待分离的混合物接触。
混合物中的物质会根据其亲和性被分配到不同相中。
通过调节操作条件（如温度、pH值等），可以实现目标物质的富集和纯化。
3. 萃取在化工中的应用3.1. 萃取在分离和纯化中的应用萃取在化工领域中被广泛应用于分离和纯化混合物。
通过选择合适的萃取剂和操作条件，可以实现对目标物质的高效分离和纯化。
例如，在石油工业中，萃取技术被用于从原油中提取出有价值的化合物，如石蜡、润滑油等。
在制药工业中，萃取技术被用于从天然植物中提取活性成分，如药物。
3.2. 萃取在废水处理中的应用萃取技术在废水处理中也具有重要的应用价值。
通过选择合适的萃取剂，可以有效地去除废水中的有机物、重金属等污染物，实现废水的净化和资源回收。
此外，萃取技术还可以用于提取特定的化合物，如抗氧化剂、色素等，从废水中进行资源利用。
3.3. 萃取在工业生产中的应用在工业生产过程中，萃取技术也被广泛用于各种领域。
例如，在食品工业中，萃取技术可以用于提取天然香料和色素。
在化学工业中，萃取技术可以用于提取和分离有机化合物。
在冶金工业中，萃取技术可以用于提取金属。
3.4. 萃取在环境保护中的应用萃取技术也可以用于环境保护领域。
例如，在土壤修复中，可以使用萃取技术去除土壤中的有机污染物。
在空气净化中，萃取技术可以用于去除空气中的有害气体。
4. 萃取技术的优势和挑战4.1. 优势•萃取技术可以实现高效的分离和纯化，提高生产效率。
•萃取技术可以选择性地提取目标物质，减少废物产生。
•萃取技术可以应用于不同的体系和领域，具有广泛的应用前景。
4.2. 挑战•萃取技术的操作条件需要精确控制，否则会对产品质量产生影响。
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3.双相水萃取
四、 萃取特点：
双水相萃取成为新兴生物技术产业研究的热点， 主要是该技术对于生物物质的分离和纯化表现出特有的优点和独有的技术优势。
易于放大， 各种参数可以按比例放大而产物收率并不降低 双水相系统之间的传质和平衡过程速度快，回收效率高 易于进行连续化操作， 设备简单 相分离条件温和， 因而会保持绝大部分生物分子的活性 操作条件温和，整个操作过程在常温常压下进行
3.双相水萃取
五、 工业应用： 主要用于生物物质、药物的分离、提取、纯化等，如： (1)酶的提取与纯化 (2)核酸的分离及纯化 (3)药物和抗生素类的分离和提取 (4)病毒的分离及纯化 (5)从天然植物中提取有效药用成分
4.胶体萃取
1. 基本概念 胶团：双亲物质在水或有机溶剂中自发形成的聚集体。 胶体（胶团）萃取：被萃取物以胶体或胶团形式被萃取。 2. 溶解模型 水壳模型 吸附模型 蛋白质居于“水池”中心， 水壳层则保护蛋白质 蛋白质分子吸附在胶 溶解模型 团内部由表面活性剂亲水头 组成的亲水壁上。 蛋白质被几个胶团包围而 溶解于表面活性剂胶团，胶团的 非极性尾与蛋白质的亲脂部分作 用。
1. 液-液萃取
溶质
Light phase
水+ 溶质 溶剂+ 溶质
杂质
冷凝器
萃取器
热交换器 溶剂/溶质塔 汽提塔
分离器 溶质
萃取剂
溶剂 废水
蒸汽
原溶剂
废水 溶剂
液-液萃取过程图 Heavy phase
2. 超临界萃取
超临界流体： 超临界流体萃取： 物质在的温度和压力分别超过其临界温度(Tc)和临界 压力(pc)时形成的流体(SCF)。 处于临界点状态的物质可实现液态到气态的连续过 以超临界流体作流动相（萃取剂），直接从固体（粉末）或液体样品中将目标物质 渡，两相相界面消失，汽化热为零。 （有机物）萃取出来的一种分离方法。 超过临界点的物质，无论加多大的压力都不会液化， 而只会引起密度变化。
萃 取
打完肥皂、揉搓后，如何将肥皂沫去除呢？用清水多次漂洗
点击添加标题 点击添加标题
经验表明：每盆水揉搓的时间越长（即萃取越接近平 衡），拧得越干（即萃取与萃余相相分离越彻底），所用漂 洗次数越少（即错流级数越少）。
四氯化碳萃取碘的饱和水 溶液中的碘
一. 萃取相关概念
分离液体（固体）混合物的一种单元操作 分类： 多组元体系 按组分数目分： 三元体系 物理萃取 按有无化学反应分： 化学萃取
密度大，溶解度高； 粘度小，扩散快
2. 超临界萃取
优点
• 萃取剂在常温常压下为气体，萃取后可以方便地与萃取组分分离。 分离选择性高。 • 在较低的温度和不太高的压力下操作，特别适合天然产物的分离。 • 超临界流体的溶解能力可以通过调节温度、压力在很大范围内变化
缺点
• 萃取率较低，选择性不够高。
2. 超临界萃取 超临界流体萃取的原则流程的过程分析
轻液分散的筛板萃取塔
重液 重液向下流 填料
重液
轻液分 散在重 液内的 混合液
轻液 筛板
重相
挡板
重相液滴 重液 相界面
轻相
轻液
升液管 轻液向上流
重液分散的筛板萃取塔
（四）脉冲塔
（五）离心萃取器
优点：处理量大，效率较高，提供较多理 论级，结构紧凑，占地面积小，应用广。 缺点：能耗大，结构复杂，设备及维修费 用高。 应用：适用于要求接触时间短，物流滞留 量低，易乳化，难分相的物系。
(a) 正向微胶团；(b) 反向微胶团
3.胶体萃取
3.胶体萃取实例
二. 萃取设备
澄清萃取器
填料萃取塔
转盘萃取塔
脉冲塔
离心萃取器
重液向下流
（一）澄清萃取器 1、喷洒萃取塔 3、筛板萃取塔
轻相 轻液 重相
降液管 挡板
筛板
2、填料萃取塔 轻液
重液 轻液 相界面 液－液相 界面
重液 分散相 聚集界 面 溢流管 轻液向上流 筛板
按萃取原理分
固体萃取
液双相萃取
胶体萃取
1. 液-液萃取
优点
• 设备简单，操作方便，能耗低。 • 分离选择性高。 • 应用范围广。 • 处理量大，适合工业规模分离，易于实现连续自动操作。
缺点
• 有机溶剂易挥发，多对人体有害 • 手工操作比较麻烦，费时 • 分离效率不高。
驱动槽轮 机械密封 重相进
轻相进
轻相出
重相出
转鼓清洗通道栓塞
波式离心萃取器示意图
Thank you!
二氧化碳循环泵
3.双相水萃取
一、双水相的形成： 两种不同水溶性聚合物浓度达到一定值时，体系会分成互不相容的两相， 构成双水相体系。 原因：分子间作用力 A-A > A-B 相分离 A-A < A-B 混合 二、双水相体系类型 (1)高聚物-高聚物：易于与后续处理 (2)高聚物-盐 ：盐浓度高，蛋白质易盐析，废水处理困难 三、 萃取原理： 利用生物物质在双水相体系中的选择性分配。 H键，电荷力，疏水作用，范德华力等
2. 超临界萃取 等温法代表性流程
a. 变压萃取分离流程(等温法)
2. 超临界萃取 等压法代表性流程
b. 变温萃取分离流程(等压法)
2. 超临界萃取 吸附法代表性流程
c. 吸附萃取分离流程(吸附法)
2. 超临界萃取 惰性气体法代表性流程
d. 稀释萃取分离流程(惰性气体法)
2. 超临界萃取
超临界流体萃取的工业应用
a.天然产物的萃取
液相萃取
固相萃取
2. 超临界萃取 咖啡因超临界萃取流程
CO2 萃取 咖 啡 因
0.7%-3%
水 蒸馏
0.02%
水洗
CO2 +咖啡因 脱气
咖啡因
2. 超临界萃取
b.ROSE脱沥青过程
2. 超临界萃取 c.重烃油加氢转化过程
2. 超临界萃取 超临界流体萃取装置
压缩机
萃取釜
制冷MVC-760L