萃取与分离技术 萃取基本概念及分离方法

模块三萃取技术

学习目标

知识目标

1．掌握萃取操作的基本知识、三角形相图、相平衡关系、单级萃取操作的工艺计算；掌握萃取操作的适用场合；掌握萃取操作、常见事故及其处理方法。

2．理解萃取过程的基本原理，理解萃取操作过程的控制与调节。

3．了解各种萃取操作的基本流程，了解各种萃取设备的结构、特点及其选择方法。能力目标

1．能够用三角形相图表示萃取操作过程，分析萃取操作过程的影响因素，并

能够进行萃取剂的选择，液—液萃取操作的选择。

2．能够了解萃取操作的开停车，常见事故及其处理方法。

素质目标

1．培养学生工程技术观念；

2．培养学生独立思考的能力，逻辑思维的能力；

3．培养学生能应用所学知识解决工程实际问题的能力。

任务单

东方化工集团有限分司，乙酸水溶

液中回收乙酸，这一过程中使用萃取

的方式进行，要求处理量为每批1t，

其中乙酸含量为50%（质量百分率

下同），要求最终乙酸的组成达70%

以上。完成下列任务：

（1）确定回收方法；

（2）选用适宜的萃取剂；

（3）选用合适的萃取设备；

（4）计算萃取剂用量。

萃取基本概念及分离方法的任务单（18-1）

班级________组别_____姓名__________组员名单______________________

基本概念

常用术语萃取：

萃取剂：

萃取相：

萃余相：

萃取液：

萃余液：

溶质：

原溶剂（稀释剂）：

溶解溶解度曲线：

连接线（共轭线）：

共轭液层（共轭相）：

辅助曲线：

临界混熔点：

分配曲线：

分配系数：

萃取操作的分类及适用场合

萃取操作的分类

适用场合

建议选用分离方法

得分

萃取基本概念及分离方法的任务单（18-1）

班级________组别_____姓名__________组员名单______________________

基本概念

常用术语萃取：利用混合物中的各组份在溶剂中的溶解度的不同，而达到混合物分离的目的。萃取剂：萃取剂：所选用的溶剂。

萃取相：以萃取剂为主溶有溶质的相。E

萃余相：以原溶剂为主溶质含量较低的相。R

萃取液：除去萃取相中的溶剂而得到的液体。E’

萃余液：除去萃余相中的溶剂而得到的液体。R’

溶质：混合物中被分离出的组份。A

原溶剂（稀释剂）：原混合物中与溶剂不互溶或仅部分互溶的组份。

溶解溶解度曲线：将代表诸平衡液层的组成坐标点连接起来的曲线。

连接线（共轭线）：萃取相E和萃余相R两点的联线。

共轭液层（共轭相）：二元混合物中加入适量的萃取剂，即形成了二个液层萃取相E和萃余相R，把达到平衡时的两个液层称为“共轭液层或共轭相”。

辅助曲线：分别过共轭液层的两点作三角形任意两条边的平行线，其交点的连线。

临界混熔点：辅助曲线与溶解度曲线的交点。

分配曲线：将三角形相图中各组相对应的平衡液层中溶质A的浓度转移到x-y直角坐标上，所到的曲线。

分配系数：组份在萃取相E中浓度与其在萃余相R中的浓度之比值。

萃取操作的分类及适用场合

萃取操作的分类物理萃取：利用溶剂对欲分离的组份具有较大的溶解能力，溶质通过扩散作用转移到溶剂中，从而达到分离的目的的过程。

化学萃取：由于化学作用，溶剂选择性地与溶质化合或络合，从而帮助溶质重新分配，达到分离目的的过程。

适用场合（1）原料液中各组分间的相对挥发度接近于1或形成恒沸物。若采用蒸馏方法不能分离或很不经济；

（2）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；

（3）原料液中需分离的组分是热敏性物质。这种物料蒸馏时易于分解、聚合或发生其它变化。

（4）高沸点有机物的分离。用萃取方法代替技术很高的真空蒸馏、分子蒸馏，可降低能量消耗。

建议选用分离方法

得分

萃取设备任务单（18-2）

班级________组别_____姓名__________组员名单______________________

项目 萃取设备

混合澄清设备

萃取塔

离心萃取器

三角形相图 项目 说明 为什么

表示的方法

实例

M 点的组成为： 顶点A 表示： 顶点B 表示： 顶点S 表示： F 表示为：

建议选用设备

1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.1

1.0

0.9

0.80.70.60.40.50.30.20.1

班级________组别_____姓名__________组员名单______________________ 项目萃取设备

混合澄清设备使两流体充分混合接触，同时发生两相间的传质过程，平衡后分层，利用重力或离心力的作用将萃取相和萃余相分开。

①处理量大，级效率高；②结构简单，容易放大和操作；③两相流量比范围大，运转稳定可靠，易于开、停工；对物系的适应性好，对含有少量悬浮固体的物料也能处理；④易实现多级连续操作，便于调节级数。不需高大的厂房和复杂的辅助设备。

应用：适用于所需级数少、处理量大的场合。

萃取塔

利用塔内的填料、筛板、转盘等结构，使重相和轻相在塔内逆流接触传质。

重相由上部进入、下端排出，而轻相由下端进入，从顶部排出，实现轻、重两相的分离。

①萃取塔结构简单、造价低廉、操作方便；②适于所需理论级数较少、处理量较大，而且物系具有腐蚀性的场合；③传质效率较高；④大型工业上。

应用：大型工业上。

离心萃取

器

同上混合澄清设备，利用离心力代替重力来完成的萃取过程。

三角形相图

项目说明

为什么前面讲的是二组分体系，在x\y坐标图上可以表达清楚；

现在是三元物系的组成，仍用x\y坐标图可以表达清楚吗？

用三角形相图可以将三元物系中任一组分的组成都能表示出来。

表示的方法

可以是等腰三角形、等边三角形、等腰直角三角形等；

以等腰直角三角形为例：

质量分数作为标度来进行标注；

三角形的三个顶点分别代表一个纯组分，三角形的任意一条边分别代表一个二元混合物，三角形内的任一点分别代表一个三元混合物。

实例

M点的组成为：

A—0.4；；B—1-0.4-0.3=0.3.

顶点A表示为纯组分A；

顶点B表示为纯组分B；

顶点S表示为纯组分S。

F—表示为BS混合物。S—0.3；S

—0.7。

建议选用设备

从物料的分离要求来看，产物浓度为70%，利用单级萃取操作即可完成，选用混合澄清设备即可完成。

1.0

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

1.0

0.9

0.8

0.7

0.6

0.40.5

0.3

0.2

0.1