化工原理(天大版）---（下册）第四章 萃取.pptVIP

第四章 液—液萃取 4.1 概述 1、液-液萃取的基本原理 萃取：在液体混合物中加入与其不互溶或部分互溶的液体溶剂（萃取剂），形成两相体系。利用原料液中各组分在萃取剂中溶解度的差异，实现原料液中各组分一定程度的分离，称为萃取。 溶质：选用的溶剂对原料液一个组分有较大溶解力，该易溶组分为溶质，以A表示； 稀释剂（原溶剂）：溶剂对另一组分完全不溶解或部分溶解，该难溶组分称为稀释剂，以B表示； 萃取剂：萃取过程中加入的溶剂，以S表示。 萃取操作基本过程： 4.1 概述 2、萃取分离的适用场合 混合液中组分的相对挥发度接近于1或形成共沸物 溶质在混合液中组成很低且为难挥发组分 混合液中有热敏性组分 3、萃取操作的特点 外界加入萃取剂建立两相体系，萃取剂与原料液完全不互溶或部分互溶 萃取是一个过渡性操作，E相和R相脱除溶剂后才能得到A或B的产品 常温操作，适合于热敏性物系的分离，并且有节能的优势 多相液-液混合物的平衡多用三角形相图 4、液-液萃取过程举例 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，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。 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 4.2三元体系的液-液相平衡 混合液的分类 I类物系：组分A、B及A、S分别完全互溶，组分B、S部分互溶或完全不互溶 II类物系：组分A、S及B、S分别形成部分互溶体系，组分B、S部分互溶或完全不互溶 本章重点研究I类物系 4.2.1 组成在三角形相图上的表示方法 三角形坐标图中混合物的组成常用质量分数表示 三角形坐标图的每个顶点分别代表一个纯组分。 在三角形坐标图中，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。（逆时针） 三角形坐标图三条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 三角形坐标图内任一点代表一个三元混合物系 过物系点M分别作对边的平行线ED、HG、KF，则由点A、B、S的组成分别为： xA=BE=0.4 xB=SG=0.3 xS=AK=0.3 4.2.2 液-液相平衡关系 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为部分互溶，在一定温度下做溶解度曲线 均相区：曲线以外的区域为均相区 两相区：曲线以内的区域为两相区 共轭相：位于两相区内的混合物分成两个互相 平衡的液相，称为共轭相 联结线：联结两共轭液相相点的直线称为联结线 一定温度下，同一物系的联结线的倾斜方向 一般是一致的，但随溶质组成而变，即各联 结线互不平行，少数物系联结线的倾斜方向 会有改变 4.2.2 液-液相平衡关系 2、辅助曲线和临界混溶点 辅助曲线的做法 利用辅助曲线便可从已知某相R（或E）组成确定与之平衡的另一相E（或R）的组成 临界混溶点：辅助曲线与溶解度曲线的交点为P，显然通过P点的联结线无限短，即该点所代表的平衡液相无共轭相，相当于该系统的临界状态，故称点P为临界混溶点。 4.2.2 液-液相平衡关系 3、分配系数和分配曲线 分配系数：一定温度下，某组分在互相平衡的E相与R相中的组成之比 称为该组分的分配系数，以? A表示 4.2.2 液-液相平衡关系 3、分配系数和分配曲线 分配曲线：若以xA为横坐标，以yA为纵坐标，则可在x-y直角坐标图上得到表示互成平衡的一对共轭相组成的点N。将这些点联结起来即可得到曲线ONP，称为分配曲线 曲线上的P点即为临界混溶点。 分配曲线表达了溶质A在互成平衡的E相与R相中的分配关系。若已知某液相组成，则可由分配曲线求出其共轭相的组成。 若在分层区内y均大于x，即分配系数? A ＞1，则分配曲线位于y=x直线的上方，反之则位于y=x直线的下方。 若随着溶质A组成的变化，联结线倾斜的方向发生改变，则分配曲线将与对角线出现交点，这种物系称为等溶度体系 4.2.2 液-液相平衡关系 4、温度对相平衡关系的影响 通常物系的温度升高，溶质在溶剂中的溶解度增大，反之减小。因此，温度明显地影响溶解度曲线的形状、联结线的斜率和两相区面积，从而也影响分配曲线的形状。 温度升高，分层区面积减小，不利于萃取分离的进行。 4.2.3 杠杆规则 将Rkg的R相与Ekg的E相混合，即得到总量为Mkg的混合液；反之，在分层区内，任一点M所代表的混合液可分为两个液层R、E 则M点称为和点，R和E点称为差点 M与R、E之间的关系可用杠杆规则