《萃取过程的计算》PPT课件

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FS RE FxFASzA RxA EyA 0SzS RxS EyS
图11-30 单级萃取
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单级萃取的解析计算
假设萃取器相当于一个理论级，离开该级 的萃取相E和萃余相R成平衡，两相组成满 足相平衡方程式，得
yS (yA) xS (xA)
yA f (xA)
根据工艺要求已知最终萃余相的溶质含量 xN,A。求理论级数N及离开每一级的萃取相 与萃余相流量及组成共6N个未知数。
11.3 萃取过程的计算 11.4 液-液萃取设备 11.5 超临界萃取
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11.3 萃取过程的计算
11.3.1 萃取级内过程的数学描述 11.3.2 单级萃取的计算 11.3.3 多级错流接触萃取 11.3.4 多级逆流接触萃取 11.3.5完全不互溶物系萃取过程的计算 11.3.6 回流萃取 11.3.7 微分接触逆流萃取
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单级萃取的解析计算
在单级萃取操作中，原料量F及组成xFA、物 系的相平衡数据是已知的，规定萃余相组 成ｘA，可选择溶剂组成ｚA与ｚS，要求计 算溶剂用量、萃取相流量及以萃取相组成 ｙS与ｙA，萃余相流量及其中溶剂含量ｘS 等6个未知数。
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单级萃取的图解计算
用解析方法计算萃取问题将溶解度曲线及 分配曲线拟合成数学表达式，而所得的数 学表达式皆为非线性，联立求解时必须通 过试差计算。在三角形相图上可以方便的 求解。
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萃取级内传质过程的简化-理论级与级效率
这样萃取级内传质过程特征方程可简化为
分配曲线 ym,A=f(xm,A) 溶解度曲线 xm,S=Ψ(xm,A)
ym,S=φ(ym,A)
一个实际萃取级的分离能力不同于理论级，
两者的差异用级效率表示。级效率必须结
合具体设备型式通过实验研究确定。
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多级逆流接触萃取
在多级逆流萃取操作中，原料液的流量F和 组成xF,A，最终萃余相溶质组成xn,A均由工 艺条件规定，萃取剂用量S和组成ys由经济 权衡而选定，要计算萃取所需的理论级和 离开任一级各股物料的量和组成。
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多级逆流萃取的解析计算
图11-35 表示多级逆流萃取过程中物料进、 出各级的流向及参数。设待分离混合液的 流量F及组成xF,A、xF,S为已知，选定溶剂量 S并已知溶剂的组成zA与zS；
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单一萃取级的物料衡算
在级式萃取设备内任选第m级，作为为考察 对象，对该级进行物料衡算，如图11-29所 示。
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总物料衡算 Rm-1 + Em+1 = Rm + Em 溶质A衡算
Rm-1x m-1 + Em+1ym+1 = Rmxm + Emym 溶剂S衡算
Rm-1x m-1,S + Em+1 ym+1,S= Rm xm,S+ Emym,S
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11.3.4 多级逆流接触萃取
多级逆流萃取的解析计算 组分B和S部分互溶时的图解计算法 溶剂比对逆流萃取理论级数的影响 最小溶剂比的计算
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多级逆流接触萃取
多级逆流接触萃取操作一般是连续的，其分离效 率高，溶剂用量少，故在工业中得到广泛的应用。
图11-34为多级逆流萃取操作流程示意图，萃取剂 一般是循环使用的，其中常含有少量的组分A和B， 故最终萃余相中可达到的溶质最低组成受溶剂中 溶质组成限制，最终萃取相中溶质的最高组成受 原料液中溶质组成的制约。
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单级萃取的图解计算
各股流量由杠杆定律求得：
S FM F SM
S/F称为溶剂比，根据溶剂比与料液流量F 即可求出溶剂流量S。
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单级萃取的图解计算
进入萃取器的总物料量与溶剂流量之和为M， 即
M SF
E M MR RE
RM E
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单级萃取的分离范围
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单级萃取的图解计算
如图11-30ｂ所示，根据已 知的ｘF,A及规定的ｘA在溶 解度图上确定点F及萃余相 的组成点R，过R作平衡连 结线RE与FS线交于M点， 与溶解度曲线交于E点。
图中E′及R′点为从E相及R 相中脱除全部溶剂后的萃 取液及萃余液组成坐标点。
各流股组成可从相应点直 接读出。
图11-29 萃取级精选的课件p物pt 料衡算
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萃取级内传质过程的简化-理论级与级效率
由于萃取过程的传质很复杂，为了避免直 接写出传质速率方程式的困难，引入理论 级的概念。
假设进入一个理论级的两股物料流Rm-1和 Em+1，不论组成如何，经过传质后离开该 级的两股物料流Rm 和Em达到平衡。
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11.3.1 萃取级内过程的数学描述
单一萃取级的物料衡算 萃取级内传质过程的简化-理论级与级效率
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萃取级内过程的数学描述
和精馏一样，级式过程的数学描述也以每 一个理论级作为考察单元，即在每一级进 行物料衡算、热量衡算和级内传递过程的 特征方程。由于萃取过程的热效应一般较 小，因此其热量衡算式不考虑。
对于一定的料液流量F及 组成ｘF,A，溶剂的用量越 大，混合点M越靠近S， 但以c点为限，如图11-31 所示，即c点的溶剂用量 为最大用量。超过此用量， 混合物将进入均相区而无 法操作。
与c点成平衡关系的萃余
相溶质含量ｘA,min为单级 萃取可达到的最低值，除
去溶剂后萃余液的最低含
量为ｘºA,min。
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萃取过程的计算
萃取操作设备可分为级式接触和微分接触 两类 。本节主要讨论级式萃取过程的计算
在级式接触萃取过程计算中，无论是单级 还是多级萃取操作，均假设各级为理论级， 离开每级的Ｅ相和Ｒ相互为平衡。萃取操 作中的理论级概念和蒸馏中的理论板相当。 一个实际萃取级的分离能力达不到一个理 论级，两者的差异用级效率校正。
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11.3.2 单级萃取的计算
单级萃取的解析计算 单级萃取的图解计算 单级萃取的分离范围
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单级萃取的解析计算
单级萃取可以连续操作，也可以间歇操作， 各股物料的量以kg表示, 连续操作时，用 kg/h表示。进、出萃取器的各股物料与组成 如图11-30所示。则物料衡算式可具体简化 为