四川大学：《化工原理 Principles of Chemical Engineering》课程教学资源（PPT课件讲稿）第十三章 萃取 Extraction

第十三章萃取 Chapter 1 p 3 Extraction

第十三章 萃 取 Chapter 13 Extraction

概述( Introduction) 液液萃取的基本原理 在液体混合物中加入与其不完全混溶的液体溶剂(萃取剂),形 成液-液两相,利用液体混合物中各组分在两液相中溶解度的差异 而达到分离的目的。也称溶剂萃取,简称萃取。 M的溶质:混合液中被分离出的物质,以A表示; 稀释剂(原溶剂):混合液中的其余部分,以B表示; 萃取剂:萃取过程中加入的溶剂,以S表示。 国萃取剂对溶质应有较大的溶解能力,对于稀释剂则不互溶或仅部 分互溶。 液液萃取过程的分类 按性质可分为物理萃取和化学萃取;按萃取对象可分为有机物萃 取和无机物萃取

概述（Introduction） 液-液萃取的基本原理 在液体混合物中加入与其不完全混溶的液体溶剂（萃取剂），形 成液-液两相，利用液体混合物中各组分在两液相中溶解度的差异 而达到分离的目的。也称溶剂萃取，简称萃取。 溶质：混合液中被分离出的物质，以A表示； 稀释剂（原溶剂）：混合液中的其余部分，以B表示； 萃取剂：萃取过程中加入的溶剂，以S表示。 萃取剂对溶质应有较大的溶解能力，对于稀释剂则不互溶或仅部 分互溶。 液-液萃取过程的分类 按性质可分为物理萃取和化学萃取；按萃取对象可分为有机物萃 取和无机物萃取

液一液草敢过程举例 19世纪,用于无机物和机物的分离,如1842年用二乙醚萃取硝酸 铀酰,用乙酸乙脂类的物质分离水溶液中的乙酸等。 石油化工:链烷烃与芳香烃共沸物的分离。例如用二甘醇从石脑 油裂解副产汽油或重整油中萃取芳烃(尤狄克斯法—Udex Mpey,如苯、甲苯和二甲苯。 工业废水处理:用二烷基乙酰胺脱除染料厂、炼油厂、焦化厂废 水中的苯酚。 有色金属冶炼:湿法冶金中溶液分离、浓缩和净化的有效方法。 例如从锌冶炼烟尘的酸浸岀液中萃取鉒、铟、镓、锗,以及铌 钽、镍-钴、铀钒体系的分离,以及核燃料的制备。 制药工业:从复杂的有机液体混合物中分离青霉素、链霉素以及 维生素等

液-液萃取过程举例 19世纪，用于无机物和机物的分离，如1842年用二乙醚萃取硝酸 铀酰，用乙酸乙脂类的物质分离水溶液中的乙酸等。 石油化工：链烷烃与芳香烃共沸物的分离。例如用二甘醇从石脑 油裂解副产汽油 或重整油中 萃取芳烃（ 尤狄克斯法— Udex process），如苯、甲苯和二甲苯。 工业废水处理：用二烷基乙酰胺脱除染料厂、炼油厂、焦化厂废 水中的苯酚。 有色金属冶炼：湿法冶金中溶液分离、浓缩和净化的有效方法。 例如从锌冶炼烟尘的酸浸出液中萃取鉈、铟、镓、锗，以及铌- 钽、镍-钴、铀-钒体系的分离，以及核燃料的制备。 制药工业：从复杂的有机液体混合物中分离青霉素、链霉素以及 维生素等

草取操作的基旒租 按溶液与萃取/一分级接触式 单级 多级错流 剂的接触方式 微分接触式 多级逆流 连续接触式 单级萃取 萃取剂 料液A+B 混合澄清槽 Solvent Feed Mixer-settler 萃取相 Extract 萃余相 Raffinate 单级萃取最多为一次平衡,故分离程度不高,只适用于溶质在萃 取剂中的溶解度很大或溶质萃取率要求不高的场合

萃取操作的基本流程 分级接触式 单级 多级错流 多级逆流 按溶液与萃取 剂的接触方式 单级萃取 微分接触式 连续接触式 单级萃取最多为一次平衡，故分离程度不高，只适用于溶质在萃 取剂中的溶解度很大或溶质萃取率要求不高的场合。 萃取相 Extract 萃余相 Raffinate 料液A+B Feed 萃取剂 Solvent 混合澄清槽 Mixer-settler

多 级错流萃取 萃取剂 料液 Solvent Feed 2 萃余相 Raffinate 萃取相 Extract 原料液依次通过各级,新鲜溶剂则分别加入各级的混合槽中,萃 审取相和最后一级的萃余相分别进入溶剂回收设备,回收溶剂后的 萃取相称为萃取液(用E表示),回收溶剂后的萃余相称为萃余 液(用R表示)。 特点:萃取率比较高,但萃取剂用量较大,溶剂回收处理量大, 能耗较大

多级错流萃取 萃取剂 Solvent 原料液依次通过各级，新鲜溶剂则分别加入各级的混合槽中，萃 取相和最后一级的萃余相分别进入溶剂回收设备，回收溶剂后的 萃取相称为萃取液（用E’表示），回收溶剂后的萃余相称为萃余 液（用R’表示）。 特点：萃取率比较高，但萃取剂用量较大，溶剂回收处理量大， 能耗较大。 料液 Feed 萃取相 Extract 萃余相 Raffinate 1 2 3 N

多 级逆流萃取 料液 萃余相 Feed Raffinate 2(3 N 萃取相 萃取剂 Extract Solvent 含原料液和萃取剂依次按反方向通过各级,最终萃取相从加料一端 排出,并引入溶剂回收设备中,最终萃余相从加入萃取剂的一端 排出,引入溶剂回收设备中。 特点:可用较少的萃取剂获得比较高的萃取率,工业上广泛采用

多级逆流萃取 萃取剂 Solvent 原料液和萃取剂依次按反方向通过各级，最终萃取相从加料一端 排出，并引入溶剂回收设备中，最终萃余相从加入萃取剂的一端 排出，引入溶剂回收设备中。 特点：可用较少的萃取剂获得比较高的萃取率，工业上广泛采用。 料液 Feed 萃取相 Extract 萃余相 Raffinate 1 2 3 N

微分接触式(连续接触式) 般为塔式设备(喷淋塔、填料塔、转盘塔、振动筛板塔等)。 液相为连续相,另一液相 为分散相,分散相和连续相 呈逆流流动; 轻液出口 两相在流动过程中进行质量 g 重液进口 Liquid outlet 的传递,其浓度沿塔高呈连续 Heavy 微分变化 liquid inlet 雷‖两相的分离在塔的上下两端 J…}…↓ 进行 轻液进口 谷套… Light 小…· liquid inlet 谷谷… 重液出口 Heavy liquid outlet

一液相为连续相，另一液相 为分散相，分散相和连续相 呈逆流流动； 两相在流动过程中进行质量 传递，其浓度沿塔高呈连续 微分变化； 两相的分离在塔的上下两端 进行。 微分接触式（连续接触式） 一般为塔式设备（喷淋塔、填料塔、转盘塔、振动筛板塔等）。 轻液出口 Light Liquidoutlet 轻液进口 Light liquidinlet 重液出口 Heavy liquidoutlet 重液进口 Heavy liquidinlet

取操作的逅用范围 萃取过程本身并未完全完成分离任务,而只是将难于分离的混合 物转变成易于分离的混合物,要得到纯产品并回收溶剂,必须辅 以精馏(或蒸发)等操作。 萃取操作一般用于 )混合液中各组分的沸点很接近或形成恒沸混合物,用一般精 馏方法不经济或不能分离 (2)混合液中含热敏性物质,受热易分解、聚合或发生其它化学 变化; (3)混合液中需分离的组分浓度很低,采用精馏方法须将大量的 稀释剂汽化,能耗太大。 萃取操作是两相间的传质过程,需要研究两液相间的平衡关系和 相际间的传质速率问题

萃取操作的适用范围 萃取过程本身并未完全完成分离任务，而只是将难于分离的混合 物转变成易于分离的混合物，要得到纯产品并回收溶剂，必须辅 以精馏（或蒸发）等操作。 萃取操作是两相间的传质过程，需要研究两液相间的平衡关系和 相际间的传质速率问题。 萃取操作一般用于： (1) 混合液中各组分的沸点很接近或形成恒沸混合物，用一般精 馏方法不经济或不能分离； (2) 混合液中含热敏性物质，受热易分解、聚合或发生其它化学 变化； (3) 混合液中需分离的组分浓度很低，采用精馏方法须将大量的 稀释剂汽化，能耗太大

液-液相平 工业萃取过程中萃取剂与稀释剂一般为部分互溶,涉及到的是 元混合物的平衡关系,一般采用三角形坐标图来表示。 角形坐标图 组成表示法 可用等腰直角三角形、等边三角形、不等腰直角三角形坐标图。 组分的浓度以摩尔分率,质量分率表示均可。本章中xAxB、xs 分别表示A、B、S的质量分率

液-液相平衡 工业萃取过程中萃取剂与稀释剂一般为部分互溶，涉及到的是三 元混合物的平衡关系，一般采用三角形坐标图来表示。 组成表示法 三角形坐标图 可用等腰直角三角形、等边三角形、不等腰直角三角形坐标图。 组分的浓度以摩尔分率，质量分率表示均可。本章中 xA、xB、xS 分别表示 A、B、S 的质量分率

组成表示法 0.8 0.2 0.8 0.2 0.6 0.4 0.4 0.4 0.6 0.2 0.8 0.2 0.8 0.80.60.40.2 0.80.6 0.40.2 角形的三个顶点分别表示A、B、S三个纯组分。 三条边上的任一点代表某二元混合物的组成,不含第三组分 E点:xA=0.4,xB=06 三角形内任一点代表某三元混合物的组成。 M点:x4=04,xB=0.3,x=0.3

组成表示法 A B S 0.8 0.6 0.4 0.2 0.8 0.6 0.4 0.2 0.2 0.4 0.6 0.8 A B S 0.8 0.6 0.4 0.2 0.8 0.6 0.4 0.2 0.2 0.4 0.6 0.8 三角形的三个顶点分别表示A、B、S三个纯组分。 三条边上的任一点代表某二元混合物的组成，不含第三组分。 E 点： xA =0.4， xB =0.6 三角形内任一点代表某三元混合物的组成。 M 点： xA =0.4， xB =0.3，xS =0.3 E E M M