高等分离工程Chap3 萃取I.pdfVIP

第三章 萃 取 简 介 萃取设备 萃取过程的基本原理 萃取设备的设计 简介 液-液萃取也称为溶剂萃取。 含有待分离组分（溶质A ）的液相（料液F ，为溶质A溶解于载体C 的溶液，萃取后 成为萃余相），与另一个与之不互溶或部分互溶的液相（ 溶剂S ）接触；溶剂S也能溶解溶质A，但不能或极少溶解C ，溶质A通过相际传质进入溶剂S ，成为萃取相E ，从而实 现对溶质A 的提取。这是一个包含A 、C和S的三元体系的萃 取过程。 如果料液中含有多种溶质，由于溶剂S对它们的溶解度不 同，也可实现对它们的分离。 F(C+A) S Feed Solvent C - Carrier 萃取相E 萃余相R (S+A) (C+少量A) Extract Raffinate 液-液萃取早期的实践：采用熔融的铅为溶剂从熔融 的铜中分离金和银，然后再用硫选择性溶解银，分别得 到金和银。 萃取首次大规模工业化应用则在1930年代，当时，在 低温下用液态二氧化硫作溶剂，从煤油中提取芳烃和含 硫化合物，以生产清洁的液体燃料。 对萃取技术的大规模研究和开发始于二战期间。由 于原子能研究和应用的需要，对于铀、钍、钚等放射性元 素的萃取提取和分离进行了开发研究，开发研究了具有良 好分离性能的萃取剂，并发展了相应的萃取设备如脉动塔 和混和澄清槽等，萃取技术迅速走向大规模工业应用。 萃取技术的广泛应用 炼油和石化工业中石油馏分的分离和精制，如 烷烃和芳烃的分离、润滑油精制； 湿法冶金，铀、钍、钚等放射性元素、稀土、 铜等有色金属、金等贵金属的分离和提取； 磷和硼等无机资源的提取和净化； 医药工业中多种抗生素和生物碱的分离提取； 食品工业中有机酸的分离和净化； 环保处理中有害物质的脱除 通常在以下数种情况下，采用萃取作 为分离方法比蒸馏更有效或有利： 对有机或水溶液中的无机物质的分离； 被分离物质的浓度很低(如油脂中色素和激 素)； 高沸点低含量的物质的回收； 热敏性物质的回收； 对于依据混合物体系的化学性质而不是挥发度 而进行分离的情况； 对于非常接近于冰点或沸点的液体的分离（可 利用此时溶解度差异的增加）； 共沸体系的分离。 萃取设备 混和澄清槽 非机械搅拌塔 机械搅拌塔 离心萃取机 不同的萃取体系的物性（粘度、密度差和界面张力等） 的变化范围很广，分离要求也不同。 萃取设备的种类很 多，以适应各种要求。有些萃取设备和汽液接触设备相似， 如喷淋塔、填料塔、筛板塔等，但通常只能用在物系粘度很 小、密度差较大、界面张力适中以及分离要求不是很高的场 合。由于液-液系统特殊性，要选择适合其特点的设备。大 部分萃取设备都需外加机械能促进分散或两相分离，如机械 搅拌式萃取设备和离心式萃取设备。 混和澄清槽 混和澄清槽是较早开发使用的一种萃取设备。在混和澄清槽中，轻 相和重相首先被引入到混和槽中，通过机械搅拌使两相密切接 触，然后流到澄清槽中，进行重力分相。 一个设计良好的混和槽具有很高的传质效率，可以达到接近于 单个理论平衡级的效果（80%-90%甚至更高）。 箱式混和澄清槽 混和槽和搅拌桨 带有间隔分室的混和槽 澄清 液相在澄清槽中主要依靠重力作用进行分相。因 此，必须有足够的停留时间使两相充分澄清。 如果仅仅依靠重力还不足以使两相澄清，例如产 生了乳化现象，可考虑采用辅助助凝措施，如在澄清 槽内放