资源简介

(共21张PPT)
《化工单元操作》
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项目九：萃取
一、 萃取在工业生产中的应用
（一）液-液萃取在石油化工中的应用
（二）在生物化工中和精细化工中的应用
（三）湿法冶金中的应用
（四）食品化工中的应用
二、萃取操作及其特点
“萃取”就是在液体混合物（原料液F=A+B）中加入一个与原溶剂基本不相混溶的液体作为溶剂(萃取剂S），造成第二相，利用原料液某组分A在两个液相中的溶解度不同而使原料液混合物（溶质 A+原溶剂 B）得以分离的单元操作。
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萃取过程为物质A从一液相转入与其不互溶或部分互溶的另一液相的传质过程。
以碘水溶液萃取分离为例，碘在四氯化碳中的溶解度远大于在水中的溶解度，大部分碘将从水溶液转入到四氯化碳有机溶剂中去，该过程就是萃取过程。
萃取分类：
液液（碘在水和四氯化碳中溶解 ）萃取
固液（水为溶剂萃取甜菜中糖分） 浸取
萃取和精馏都是分离液体混合物的操作。下述情况汇报下宜采用萃取分离：
① 混合液中各组分的沸点很接近或形成恒沸混合物。
② 原料液中需分离的组分是热敏性物质。
③ 原料液中需分离的组分浓度很低且难挥发，若采用蒸馏方法须将大量原溶剂汽化，能耗较大。
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三、萃取流程
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四、萃取剂的选择
1、选择性:选择性系数β越大，分离效果越好，应选择β远大于1的萃取剂 。（两相平衡时，萃取相 E 中 A、B 组成之比与萃余相 R 中 A、B 组成之比的比值称为选择性系数。）
2、萃取剂回收的难易与经济性：萃取剂回收常用的方法是蒸馏、蒸发、反萃取等。
3、萃取剂的物理性质与化学性质
⑴萃取剂S与原溶剂B的互溶度
⑵密度
⑶界面张力
⑷黏度
⑸化学稳定性
4、其它因素
还应考虑其它因素，如无毒或毒性小、无刺激性，难挥发，对设备的腐蚀性小，不易燃、易爆等。来源丰富，价格便宜，循环使用中损耗小。
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任务二 认知萃取设备
分类 ：
1、单件组合式 （混合澄清器 ）
2、塔式 （填料塔、筛板塔、往复筛板塔、脉冲筛板萃取塔和转盘塔等 ）
3、离心式 （靠离心力造成相间分散接触 ）
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二、萃取设备的选用
① 物系的稳定性和停留时间 要求停留时间短可选择离心萃取器，停留时间长可选用混合澄清器。
② 所需理论级数 所需理论级数多时，应选择传质效率高的萃取塔，如所需理论技术少，可采用结构与操作比较简单的设备。
③ 处理量 处理量大可选用混合澄清器、转盘塔和筛板塔，处理量小可选用填料塔等。
④ 物系的物性 易乳化、密度差小的物系宜选用离心萃取设备；有固体悬浮物的物系可选用转盘塔或混合澄清器；腐蚀性强的物系宜选用简单的填料塔；放射性物系可选用脉冲塔。
⑤ 其他
作业
思考题：P267页1、2
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任务三 获取萃取知识
图9－8 三角形相图
E点 ：xA=0.4 ;xB=0.6; xS=0；M点 ：xA=0.4 ; xS=0.3; xB=0.3
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1、体系分类：
第Ⅰ类物系 ：溶质A可完全溶于B及S，但B与S不互溶或 B与S部分互溶；
第Ⅱ类物系 ：溶质A可完全溶于B，但A与S及B与S部分互溶。
2、部分互溶物系的相平衡：
曲线将三角形相图分为两个区域：曲线以内的区域为两相区，以外的区域为单相区；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，联结两共轭液相相点的直线称为联结线，如图中的RE线。
萃取操作只能在两相区内进行。温度上升，互溶度增加，两相区减小。
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3、温度对相平衡关系的影响
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4、杠杆规则
用于描述两个混合物R和E形成一个新的混合物M时，或者一个混合物M分离为R和E两个混合物时，其质量之间的关系。
图9－11杠杠原理示意图
总物料衡算：
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5、单级萃取（理论级）在相平衡图上的表示
混合
平衡
分离回收
如图b
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6、分配系数
在一定温度下，当三元混合液的两个液相达平衡时，溶质在E相与R相中的组成之比称为分配系数，以kA表示
分配系数表达了组分在两个平衡液相中的分配关系. 显然,KA愈大,萃取分离的效果愈好。
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三、超临界流体萃取技术
由于超临界二氧化碳无毒害、残留少、价格低廉又可在常温下操作，在食品和医药领域 得到广泛应用。其临界压力为7.38MPa;临界温度31.3℃。
超临界流体萃取技术是指以接近或超过临界点的低温、高压、高密度气体作为溶剂，从液体或固体中萃取所需组分，然后采用等压变温或等温变压等方法，将溶质与溶剂分离的单元操作。
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超临界萃取在溶解能力、传质性能以及溶剂回收方面具有如下突出的优点。
①超临界流体的密度与溶解能力接近于液体，而又保持了气体的传递特性，故传质速率高，可更快达到萃取平衡。
②操作条件接近临界点，压力、温度的微小变化都可改变超临界流体的密度与溶解能力，易于调控。溶质与溶剂的分离容易，萃取效率高。由于完全没有溶剂的残留，污染小，不需要溶剂回收，费用低。
③超临界萃取具有萃取和精馏的双重特性，可分离难分离物质。
④超临界流体一般具有化学性质稳定、无毒无腐蚀性、萃取操作温度不高等特点，能避免天然产物中有效成分的分解，因此特别适用于医药、食品等工业。
但是，超临界流体萃取技术也有其缺点，主要是在高压下进行，设备一次性投资较大，操作条件严格，控制难度大，对操作人员的要求高等。
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作业与练习：
1．进行萃取操作时应使：（ ） C
A 分配系数大于1 B 分配系数小于1
C 选择性系数大于1 D 选择性系数小于1
2．一般情况下，稀释剂B组分的分配系数kB值：（ ） B
A 大于1 B 小于1 C 等于1 D 难以判断，都有可能
3．萃取剂加入量应使原料和萃取剂的和点M位于（ ）。C
A 溶解度曲线之上方区 B 溶解度曲线上
C 溶解度曲线之下方区 D 座标线上
4．萃取是利用各组分的（ ）差异来分离液体混合物。 C
A 挥发度 B 离散度 C 溶解度 D 密度
5．采用多级逆流萃取与单级萃取相比较，如果溶剂比、萃取相浓度一样，则多级逆流萃取可使萃余相分率（ ）。 B
A 增大 B 减少 C 基本不变 D 增大、减少都有可能

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