信阳师范大学：《化工原理》课程PPT教学课件（下）第四章 液液萃取

本章主要内容 4.1概述 4.2液-液萃取相平衡 4.3液-液萃取过程的计算 4.4新型萃取技术 4.5液-液萃取设备 本章总结一联系图

本章主要内容 4.1 概述 4.2 液-液萃取相平衡 4.3 液-液萃取过程的计算 4.4 新型萃取技术 4.5 液-液萃取设备 本章总结－联系图

本章学习目的 通过本章的学习，掌握液-液相平衡在三角形相图上 的表示方法，会用三角形相图分析液液萃取过程中相及 组成的变化，能熟练应用三角形相图对萃取过程进行分 析、计算，了解萃取设备的类型及结构特点。 本章重点掌握内容 三角形液-液平衡相图，杠杆规则，萃取计算的三角 形坐标图解法 本章应掌握的内容三角形坐标图，萃取剂的选择 萃取计算的直角坐标图解法。 本章一般了解的内容 萃取过程的解析计算，回流萃取，超临界萃取，萃取 设备的类型、结构特点及选用。 重点和难点：三角形液液相平衡

本章学习目的 通过本章的学习，掌握液-液相平衡在三角形相图上 的表示方法，会用三角形相图分析液液萃取过程中相及 组成的变化，能熟练应用三角形相图对萃取过程进行分 析 、 计 算 ， 了 解 萃 取 设 备 的 类 型 及 结 构 特 点 。 本章重点掌握内容 三角形液-液平衡相图，杠杆规则，萃取计算的三角 形坐标图解法 本章应掌握的内容 三角形坐标图，萃取剂的选择， 萃取计算的直角坐标图解法。 本章一般了解的内容 萃取过程的解析计算，回流萃取，超临界萃取，萃取 设备的类型、结构特点及选用。 重点和难点：三角形液液相平衡

4.1概述 1.萃取原理 萃取：在液体混合物（原料液)中加入一个与其基本 不相混溶的液体作为溶剂，造成第二相，利用原料液中各 组分在两个液相中的溶解度不同而使原料液混合物得以分 离的单元操作。亦称溶剂萃取，简称萃取或抽提。 它是一个分离液体混合物的单元操作。 选用的溶剂称为萃取剂，以S表示； 原料液中易溶于S的组分，称为溶质，以A表示； 难溶于S的组分称为原溶剂（或稀释剂），以B表示

4.1 概述 1.萃取原理 萃取：在液体混合物（原料液）中加入一个与其基本 不相混溶的液体作为溶剂，造成第二相，利用原料液中各 组分在两个液相中的溶解度不同而使原料液混合物得以分 离的单元操作。亦称溶剂萃取，简称萃取或抽提。 它是一个分离液体混合物的单元操作。 选用的溶剂称为萃取剂，以S表示； 原料液中易溶于S的组分，称为溶质，以A表示； 难溶于S的组分称为原溶剂（或稀释剂），以B表示

2.萃取过程 将一定量萃取剂加入原料液中，然后加以搅拌使原料液与萃取 剂充分混合，溶质通过相界面由原料液向萃取剂中扩散，萃取操 作也属于两相间的传质过程。搅拌停止后，两液相因密度不同而 分层：一层以溶剂$为主，并溶有较多的溶质，称为萃取相，以E 表示；另一层以原溶剂（稀释剂）B为主，且含有未被萃取完的溶 质，称为萃余相，以R表示。若溶剂S和B为部分互溶，则萃取相 中还含有少量的B,萃余相中亦含有少量的S。 原料液(A+B) 苹取相E(S+Aa) 萃取液E(Aa) 萃余液R(B) 萃余相R(Bs) 萃取操作示意图 混合槽 沉降分层 脱除溶剂

2.萃取过程 将一定量萃取剂加入原料液中，然后加以搅拌使原料液与萃取 剂充分混合，溶质通过相界面由原料液向萃取剂中扩散，萃取操 作也属于两相间的传质过程。搅拌停止后，两液相因密度不同而 分层：一层以溶剂S为主，并溶有较多的溶质，称为萃取相，以E 表示；另一层以原溶剂（稀释剂）B为主，且含有未被萃取完的溶 质，称为萃余相，以R表示。若溶剂S和B为部分互溶，则萃取相 中还含有少量的B，萃余相中亦含有少量的S。 萃取操作示意图

2.萃取过程（续） 由上可知，萃取操作并未得到纯净的组分，而是新 的混合液：萃取相E和萃余相R。为了得到产品A,并 回收溶剂以供循环使用，尚需对这两相分别进行分离。 通常采用蒸馏或蒸发的方法，有时也可采用结晶等其 它方法。脱除溶剂后的萃取相和萃余相分别称为萃取 液和萃余液，以和表示

2.萃取过程（续） 由上可知，萃取操作并未得到纯净的组分，而是新 的混合液：萃取相E和萃余相R。为了得到产品A，并 回收溶剂以供循环使用，尚需对这两相分别进行分离。 通常采用蒸馏或蒸发的方法，有时也可采用结晶等其 它方法。脱除溶剂后的萃取相和萃余相分别称为萃取 液和萃余液，以 E 和  表示 R

3.萃取的分类 (1)按组分数目分： √多元体系：原料液中有两个以上组分或溶剂为两种不互 溶的溶剂 √三元体系：原料液中含有两个组分，溶剂为单溶剂 (2)按有无化学反应分： √物理萃取：萃取过程中，萃取剂与原料液中的有关组分 不发生化学反应 √化学萃取 本章主要讨论三元体系的物理萃取

3.萃取的分类 （1）按组分数目分： ✓多元体系：原料液中有两个以上组分或溶剂为两种不互 溶的溶剂 ✓三元体系：原料液中含有两个组分，溶剂为单溶剂 （2）按有无化学反应分： ✓物理萃取：萃取过程中，萃取剂与原料液中的有关组分 不发生化学反应 ✓化学萃取 本章主要讨论三元体系的物理萃取

4.萃取操作的应用 对于一种液体混合物，究竟是采用蒸馏还是萃取加以分离， 主要取决于技术上的可行性和经济上的合理性。 一般地，在下列情况下采用萃取方法更为有利。 (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，蒸馏时易于分解、 聚合或发生其它变化。 (4)其它，如多种金属物质的分离，核工业材料的制取，治 理环境污染等

4.萃取操作的应用 对于一种液体混合物，究竟是采用蒸馏还是萃取加以分离， 主要取决于技术上的可行性和经济上的合理性。 一般地，在下列情况下采用萃取方法更为有利。 （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，蒸馏时易于分解、 聚合或发生其它变化。 （4）其它，如多种金属物质的分离，核工业材料的制取，治 理环境污染等

4.2液-液萃取相平衡 4.2.1三角形坐标图及杠杆规则 1.三角形坐标图 三角形坐标图通常有等边三角形坐标图、等腰直角 三角形坐标图和非等腰直角三角形坐标图，如图所示 其中以等腰直角三角形坐标图最为常用。 A 0.8 0.2 A H 0.2 0.8 0.6 0.4 0.8 0.2 H 0.4 0.6 .0.4 0. 0.4 0.6 0.6 E M 0.6 0.4 E 高 D 0.8 0号 M D 0.8 0.2 0.8 F F 0.80.60.40.2 0.80.60.4 0.2 0.80.60.40.2 (a) (b) (c) 混合物的组成用质量分数表示

4.2 液-液萃取相平衡 4.2.1 三角形坐标图及杠杆规则 1.三角形坐标图 三角形坐标图通常有等边三角形坐标图、等腰直角 三角形坐标图和非等腰直角三角形坐标图，如图所示， 其中以等腰直角三角形坐标图最为常用。 图11-1 三角形相图 混合物的组成用质量分数表示

〖说明】 √在三角形坐标图中，AB边以A的质 量分数作为标度，BS边以B的质量分 A 数作为标度，SA边以S的质量分数作 为标度。 0.8 0.2 K √顶点分别代表一个纯组分，即顶点 0.6 .4 A表示纯溶质A,顶点B表示纯原溶 0.4 0.6 剂（稀释剂）B,顶点S表示纯萃取 E M 2 0.8 剂S。 √任意边上的任一点代表一个二元混 0.80.6 0.4 0.2 合物系，第三组分的组成为零。例如 (a) 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

〖说明〗 ✓在三角形坐标图中，AB边以A的质 量分数作为标度，BS边以B的质量分 数作为标度，SA边以S的质量分数作 为标度。 ✓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。 ✓任意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

三角形坐标图的意义 √三角形坐标图内任一点代表一个三 元混合物系。如M点，其组成可按下 法确定：过点M分别作对边的平行线 0.2 ED、HG、KF,则由点E、G、K可 0.8 H K 直接读得A、B、S的组成分别为： 0.4 0.6 Xa=0.4、=0.3、K=0.3; 0.6 √在诸三角形坐标图中，等腰直角三 0 M D 0.8 角形坐标图可直接进行标绘，且读数 较为方便，故目前多采用等腰直角三 F 角形坐标图。 0.80.60.40.2 √实际应用时，一般首先由两直角边 (b) 的标度读得A、S的组成，再根据归 一化条件求得B的组成

三角形坐标图的意义 ✓三角形坐标图内任一点代表一个三 元混合物系。如M点,其组成可按下 法确定：过点M分别作对边的平行线 ED、HG、KF， 则由点 E、G、K 可 直接读得A、B、S的组成分别为： xA=0.4、xB=0.3、xS=0.3； ✓在诸三角形坐标图中，等腰直角三 角形坐标图可直接进行标绘，且读数 较为方便，故目前多采用等腰直角三 角形坐标图。 ✓实际应用时，一般首先由两直角边 的标度读得A、S的组成，再根据归 一化条件求得B的组成