大学课件-化工原理下册-萃取2

8.3部分互溶物系的萃取计算分离液体混合物，达到一定的分离要求所需的理论级数为N，由总级效率，可确定实际级数NP=N/。8.3.1单级萃取一、流程二、特点：原料液与溶剂一次性接触。萃取相与萃余相达到平衡。三、计算：已知原料液的处理量及组成（生产工艺给定）,计算：1.给定溶剂S的用量mS及组成，求萃取相E与萃余相R的量mE和mR及组成y、x。方法：（1）依S的用量mS及F的量mF和组成xF确定和点M。FSmmMSMFABSFM.(2）确定E，R的量及组成。采取图解试差法确定E，R的组成。试差过程ABSFMER由杠杆定律确定E和R的量。MEmERMRmEMRmmm.(3)确定萃取液与萃余液的组成及量ABSFMERE'R'FEmREFRm''''EFRmmm''脱除溶剂量为：EESmmmE'RRSmmmR'2、根据给定的原料液F及规定的分离要求，求溶剂S用量一般规定萃余相R的x或萃余液R'的x'.解法：由R得到E，连接F、Ｓ得交点Ｍ；ABR'REFMS溶剂用量：FSmMSMFm进而，得到萃取液、萃余液的量和组成。3、最大溶剂用量及最小溶剂用量增加S，则Ｍ靠近S，当M点达到Ｅ1时混溶，故Ｍ位于Ｅ1时的溶剂用量为SmaxABFSME1R1减小S，当Ｍ达到R2时，混溶，故Ｍ位于R2时的溶剂用量为SminR2E2当S=Smax时：minminxxyy当S=Smin时：maxmaxxxyy单级萃取的溶剂范围：SminSSmax4、萃取液的最大浓度当S=Smin时，E的浓度yA最大，但y'A一般不是最大。y'A=y'Amax时溶剂用量的求法：ABS过S点作溶解度曲线的切线得点E，求得R，得M点，于是得：y'AmaxERFMFSmMSMFm对比：y'A与y'AmaxyA'可见：y'A〈y'Amax如果M点在两相区外相交，说明超出萃取范围，不能进行萃取操作，由R1点确定的溶剂用量为该操作条件下的最小溶剂用量mS,min8.3.2多级错流萃取一、流程二、特点萃取相溶质的回收率较高，溶剂耗量较大，溶剂回收负荷增加,设备投资大。三、计算（１）设计型计算已知qmＦ、xF，在规定各级qmＳ量后，求达到一定的分离要求所需的理论级数Ｎ。（２）操作型问题已知理论级数，估计其分离能力。方法基本相同。ABSFM1R1E1M2R2E2M3R3E3R'38.3.3多级逆流萃取一．流程：二．特点连续逆流操作，分离程度较高三．计算设计型问题：已知S的组成，qmF、xF,规定qmS/qmF（溶剂比）和分离要求，求N。解法：每级内平衡iRi-1Ei+1RiEi即Ei和Ri平衡，若能确定Ri组成xi和Ei+1组成yi+1之间的关系，即可求得理论级数（逐级计算)1．物料衡算：mMmRmEmSmFqqqqqN1M点是F、S的和点，也是E1、RN的和点确定1E依F，S确定M，依M和NR，确定1EABSFMRNR'NE1利用杠杆定律：mMNNmEqREMRq111mEmMmRqqqNmDmRmSmFmEqqqqqN1注意E1和RN不是共轭相2．各级的物料衡算第一级121112mRmEmFmEmEmRmEmFqqqqqqqq第二级2312mRmEmRmEqqqq……………………第N级NNNmRmSmRmEqqqq1mDmRmSmRmEmRmEmFmEqqqqqqqqqNNN1121此式说明各级间的物流之差为一常数，且D为各级物流的公共差点（极点）。3．逐级图解（1）相图：Ri和Ei互成平衡已知F、S可确定M，由M、RN可确定E1由mDmRmSmFmEqqqqqN1可确定D点。AFMRNR'NE1DBS由E1通过平衡关系确定R1，R1和D连线确定E2,如此交替直至Nixx，则N为理论级数。AFMRNR'NE1DR1E2FSRNE1DFSMRNE1(差点)→R1E2……（2）利用分配曲线N较多,三角形相图内作图不准确。画分配曲线；画操作线:过D点画级联线，求得1Fyx21yx32yx……1iiyx画梯级得理论级数示意图图8-31在直角坐标中图解下场论基数NABFRn'RnE1yi+1xiM12iDS(a)xfxiyi+1y1xn操作线y分配曲线x123456iCi(b)0四、溶剂比对操作的影响1．溶剂比和最小溶剂比定义：溶剂比=qmS/qmF溶剂比的变化，引起差点D的变化，导致理论级数的变化。qmS/qmF较大，i1iRE有FE1净物流向左流动，1E为F和D的和点，D点必在三角形相图右侧。qmS/qmF减小，FM，1E升高，D点远离S。D点移到无穷远时D=0，级联线互相平行。qmS/qmF再减小，F为1E和D的和点，D点落在三角形相图左侧。净物流向右流动。示意图qmS/qmF操作线斜率趋于联结线的斜率当（qmS/qmF）到min)/(mFmSqq时，P点（夹紧点）所对应的两相联结线和级联线重合1iiEE夹紧点附近各级无分离能力，Np2、最小溶剂比的求法minD的位置，既和平衡关系有关，又和分离要求有关。最小溶剂比的确定：所有的联结线延长，与级联RNS相交，D点在右侧，则取离S最近的点；反之，D点在左侧，则取离S最远的点。RNRN连接F、Dmin点，与溶解度曲线相交于E1点，FE1则RNE1与FS的交点为和点M。M最小溶剂比：SMFMqqmFmSmin)(实际溶剂比取最小实际溶剂比的倍数。分离要求、溶剂一定时：多级逆流萃取比多级错流萃取板数少。板数一定时：多级逆流萃取比多级错流萃取溶剂用量少。作业：P2655、6