null第三节 液液萃取操作的计算 第三节 液液萃取操作的计算 一 单级萃取的流程和计算 一 单级萃取的流程和计算 1 单级萃取流程
原料液和溶剂加入混合气中,搅拌下两相充分接触,通过萃取后萃取相和萃余相平衡 ,这一平衡过程为一个平衡级(理论级).萃取相和萃余相离开分离器,再分别引入溶剂回收装置.
2 单级萃取的计算2 单级萃取的计算 一般已知条件:
预处理的原料量F及其组成xf；
萃取剂的组成ys，
体系的相平衡数据，
萃余相的组成xR;
需求：
萃取剂的用量；
萃取相和萃余相的量和萃取相的组成。
方法：
三角形相图 图解法
3 计算过程：3 计算过程： 由体系的相平衡关系，在三角形相图中画出溶解度曲线和辅助线1；
确定原料液和萃取剂的混合液点M的大致位置：由萃取剂S和原料液组成（AB边F点），得到SF线2。
根据萃余相组成在图上定出R点，根据R点和辅助线求出E点，连接ER，ER和SF线的交点为M点3。
根据杠杆定律求出S的用量：nullnull 萃取相E和萃余相R由杠杆定律和物料衡算得出：
萃取相组成由图得出。
讨论：根据相图中读出的液相组成，利用物料衡算求S/E/R。二多级错流萃取
1. 多级错流萃取流程二多级错流萃取
1. 多级错流萃取流程目的：进一步降低萃余相中溶质的浓度。
单级萃取设备的串联使用。通过多级错流萃取可获得较高的萃取率。2 计算2 计算 单级萃取器的串联，可根据图解法进行计算，单级萃取的计算方法同样适用。
已知：
规定萃取剂用量和组成；
原料液量和组成
最终萃余相组成。
求：所需的理论级数。
方法：根据物系的相平衡数据，反复利用单级萃取图解法计算。图解法过程 ： 图解法过程 ： （1）根据已知平衡数据在直角三角形相图中绘制溶解度曲线和辅助线。
（2）以含少量溶质A和原溶剂B和非纯净萃取剂进行萃取，其状态点为S0,连接FS0线，再根据F和S0的量由杠杆定律求出混合液的总量M1，其位于FS0线上。过M1点通过辅助线用试差法做结线E1R1，位于溶解度曲线上的两端点E1和R1即为第一个理论级的萃取效果。
（3）在第二级中用新鲜溶剂S0(S0=S1=S2=…)萃取由第一级流入的萃余相R1，两者的混合液为M2,且点M2位于S0R1线上。同上步骤，过M2点做结线E2R2,得到的萃取相和萃余相即为第二个理论级的萃取效果。
（4）重复上述过程，直到萃余相中溶质A的组成等于或者小于所要求的条件为止，由三角形相图中所画的结线数目得出多级错流过程的理论级数 。 nullnull例 有2000 kg含35%（质量分数）吡啶的水溶液，用等量的纯氯苯进行萃取。由第一级得到的萃余相R1再用与之相等的氯苯进行萃取，如果连续进行错流萃取（S1=F,S2=R1,S3=R2,…)若所用萃取剂均为新鲜氯苯，操作条件下的平衡数据如图所示。试求将最终萃余相中浓度降为2%，需要多少个理论级数；并计算萃取剂总用量。null三 多级逆流萃取三 多级逆流萃取多级逆流萃取流程
将原料液和萃取剂分别从流程的两端加入，萃取相和萃余相逆流流动进行接触传质。
优点：萃取效果好，消耗萃取剂较少，在工业上应用最为广泛。2.计算
计算原则是相平衡和物料衡算关系，采用逐级图解法。2.计算
计算原则是相平衡和物料衡算关系，采用逐级图解法。已知：原料量和组成，萃取剂组成，以及萃取剂用量。
求：最终萃余相中溶质组成降至规定值时，所需的理论级数。
萃取剂和稀释剂部分互溶的体系
（1）在三角形坐标图上用图解法求理论级数
对各级进行物料衡算，确定操作点和操作联结线
第一级 F+E2=R1+E1 或 F-E1=R1-E2
第二级 R1+E3=R2+E2 或 R1-E2=R2-E3
第N级 RN-1+S=RN+EN 或 RN-1-EN=RN-S
F-E1=R1-E2=R2-E3=…=Ri-Ei+1=RN-1-EN=RN-S= △ 操作线方程 点△为各操作线方程的共同点，称为操作点。
表
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示：离开每一级萃余相的流量和进入该级萃取相的流量之差为一常数（净流量）点△为各操作线方程的共同点，称为操作点。表示：离开每一级萃余相的流量和进入该级萃取相的流量之差为一常数（净流量） 在三元相图上，任一级的萃取相组成点和上一级的萃余相组成点的连线必通过△。可任意延长两操作线，交点即为△点。
根据溶解度曲线和操作线，可在三角形坐标系中图解理论级数，主要步骤如下：
A 绘制溶解度曲线和辅助线
B 根据已知条件：确定出F,S,E1和RN
由杠杆定律确定M的位置 ：
联结点M和RN,并延长与溶解度
曲线相交于E1点，E1点即为离开第一级萃取相的组成点。nullnullC 分别联结点F和E1、点S和RN得操作线FE1和SRN，延长两操作线，交点即为操作点。
D 过E1点 ，由辅助点和R1点并延长与溶解度曲线相交于E2点。过E2点后，由辅助线确定R2点。联结点 △和R2并延长和溶解度曲线交于E3点 。
E 重复上述过程，直到萃余相组成小于或者等于规定值，所做平衡连接线数即为理论级数。(2)在直角坐标图上求理论级数 (2)在直角坐标图上求理论级数 A 根据已知平衡数据，在三角形坐标图上绘制溶解度曲线和辅助曲线，并借助辅助曲线确定若干组共轭相平衡组成。在直角坐标图上画出分配曲线；
B 在三角形相图给定的操作范围内，根据E1/F/S和Rn等点连E1F和SRN，并延长两线相较于操作点△。nullC 自操作点开始，在E1F △和SRN △之间任意做若干条操作线，每条操作线均和溶解度曲线相交于Rm-1和Em两点，其组成为xm-1和ym。标绘于分配曲线图中可得一个操作点，相似方法可得逆流操作的操作线。
D 在分配曲线和操作曲线间做梯级。分别在两曲线间做x和y轴平行线。所绘梯级数目为萃取过程所需的理论级数。null2 不互溶体系的多级逆流操作 2 不互溶体系的多级逆流操作 在萃取过程中，萃取相中S和萃余相中B的量保持不变，只有A在两相中的浓度发生变化。图中操作线的斜率为B/S，萃取剂用量增加，斜率逐渐变小，操作线和分配曲线距离增大，两相间的传质推动力增加，相应理论级数减小。当操作线斜率增大到是操作线和分配曲线相交时，则需要无限多个理论级才能完成指定的分离任务，此时对应最少萃取剂用量。
浙公网安备 33021202002483