化工原理第七章萃取

化工原理第七章萃取
1. 溶解度曲线和联结线 设溶质A可完全溶于B 及S，但B与S部分互溶。
相平衡数据测定：加入 的B 、S适量搅拌均匀， 静止分层，得到互呈平 衡的液-液两相)，得到一 组平衡数据。
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在总组成为F的二元混 合液中加入一定量 A(B、S的质量比不 变)，三元混合液的组成 点将沿AF线变化；
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2. 辅助曲线与临界 混溶点 ① 有限个共轭组成
得到的联结线可按 一定方法作出辅助 曲线； ② 临界混溶点P：过该 点的联结线无限短， 处于分相的临界点。 不一定是顶点（因为
联结线有一定斜率）； ③ 临界混溶点需实测， 一般不能外推。
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3、分配系数和分配曲线 1）分配系数：一定温度下，在平衡的两相 中，某组分在E相与R相中的组成之比称为该 组分的分配系数，以k表示：
按组分互溶度，将三元混合液分为： ① A完全溶于B及S中，而B、S不互溶； ② A完全溶于B及S中，而B、S部分互溶； ③ A与B互溶，B与S和A与S部分互溶。
习惯上，将①、②两种情况的物系称为第Ⅰ 类物系，而将③情况的物系称为第Ⅱ类物 系。
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工业上常见的第Ⅰ类物系有： 丙酮(A)–水(B)–甲基异丁基酮(S)、 醋酸(A)–水(B)–苯(S) 丙酮(A)–氯仿(B)–水(S)； 第Ⅱ类物系有： 甲基环己烷(A)–正庚烷(B)–苯胺(S)、 苯乙烯(A)–乙苯(B)–二甘醇(S)。 在萃取操作中，第Ⅰ类物系较为常见，以下 主要讨论这类物系的相平衡关系。
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4.2 三元体系的液—液相平衡
4.2.1组成在三角形相图中的表示方法 组分浓度常用质量分率表示，有时也用体 积分率或摩尔分率。
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①各顶点表示纯组分（A、 B、S）；
②任一边上的点表示相 关二元混合物；
习惯上， AB边以A的质量分率作 为标度， BS边以B的质量分率作 为标度， SA边以S的质量分率作 为标度。
—液萃取
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§1 概述 §2 三元体系的液—液相平衡 §3 萃取过程的计算 §5 液—液萃取设备
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4.1 概述
1、萃取操作的基本原理和过程 液液萃取（抽提）：在液体混合物中加入一 种与其不溶或部分互溶的液体溶剂，经过充 分混合，分相，利用混合液中各组分在溶剂 中溶解度的差异而实现分离的一种单元操 作。又称溶剂萃取。
kA
yA xA
kB
Fra Baidu bibliotek
yB xB
yA、yB——萃取相E中组分A、B的质量分数； xA、xB——萃余相R中组分A、B的质量分数。
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kA表明了组分在共轭相中的分配关系； kA=f(物系，T，浓度)。T↑ 、浓度↑→kA ↓； 恒温、恒压、低浓时， kA =可视为常数。
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2）分配曲线yA～xA图
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2、萃取分离的适用场合 ① α≈ 1：如芳烃与脂肪烃； ② 混合物蒸馏时形成恒沸物； ③ 欲回收的物质为热敏性物料； ④稀溶液，精馏能耗大：如稀 醋酸制备无水醋酸； ⑤ 稀有元素及环境治理：废水脱酚； ⑥ 分离极难分离的金属：核燃料等。
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3、萃取操作的特点 ① 外界加入萃取剂形成第二相，故萃取剂与 混合液只能部分互溶或完全不溶； ② 不能直接得到纯产品——过渡操作； ③ 常温操作，适合热敏性组分且节能； ④ 三元或多元体系，相平衡关系复杂，通常 需在三角形相图上表示；
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4.2.3杠杆规则
①杠杆规则
A
E、R(差点)与混合总组
成点M（和点）共线；
各物相的量符合
杠杆规则：
F
MR E ME R
E M R
B
S
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于A、B二元原料液F中
加入纯溶剂S，则混合
液总组成的坐标M点沿
A
SF线而变，具体位置
由杠杆规则确定:
MF S MS F
F
E M R
B
S
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4.2.4萃取剂的选择
1. 萃取剂的选择性和选择性系数
① 溶剂要具有一定选择性，对A溶解度要大，对其
它组分溶解度要小。
萃取相：
萃余相：
评价指标——选择性系数。
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目的: 分离液-液混合物。 依据: 利用混合物中各组分在某一溶剂中的溶 解度之间的差异。
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混合传质过程：充分接触，相界面传质；
沉降分相过程：密度差分相E、R；
脱除溶剂过程：精馏、蒸发、结晶等。
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几个概念： 萃取剂(溶剂)S：所用的溶剂 原料液F：所处理的混合液（ A+B ） 溶质A：原料液中易溶于溶剂的组分； 原溶剂（稀释剂）B：难溶或不溶组分。
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③三角形内的点代表三 元混合物。 M点的组成： 过M点做BS的平行线， 得ED，则BE（SD）为 含有的溶质A； 过M点做AS的平行线， 得HG，则AH（SG）为 含有的稀释剂B； 过M点做AB的平行线， 得KF，则AK（BF）为 化工原含理第七有章萃的取 萃取剂S。
4.2.2液——液相平衡关系
A的量逐渐增加，直至 不再分相—混溶点（分 层点）。
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改变总组成，重复上述步骤，得到溶解度曲线。
两相区内的混合物为两个液相，达到平衡时，两
个液层称为共轭相，连接共轭液相组成坐标的直
线称为联结线。
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通常联结线的斜率随混合液的组成而变，但 同一物系其联结线的倾斜方向一般是一致 的，有少数物系，例如吡啶–氯苯–水，当混 合液组成变化时，其联结线的斜率会有较大 的改变
有一对组分部分互溶时的分配曲线
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kA>1，联结线斜率>0，曲线在y=x上方； kA<1，联结线斜率<0，曲线在y=x下方； 若联结线倾斜方向变化，则与相交。这类物 系称为等溶度体系。
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采用同样方法可作出有两对组分部分互溶时的分配曲线
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4、温度对相平衡的影响 ① T↑→B及S中A溶解↑，分相区缩小； ② T影响曲线形状、联结线斜率及两相区的 面积，从而影响分配曲线形状； ③ 温度↑，Ⅱ类物系→Ⅰ类物系。