1、1第四章第四章 萃萃 取取4.3 4.3 部分互溶物系的萃取計算部分互溶物系的萃取計算2回回 顧顧2、三角坐標(biāo)表示方法：、三角坐標(biāo)表示方法： 各頂點(diǎn)表示純組分；各頂點(diǎn)表示純組分； 每條邊上的點(diǎn)為兩組分混合物；每條邊上的點(diǎn)為兩組分混合物； 三角形內(nèi)的各點(diǎn)代表不同組成的三角形內(nèi)的各點(diǎn)代表不同組成的三元混合物。三元混合物。ABS0.80.60.40.20.80.60.40.20.20.40.60.833、 杠桿定律杠桿定律描述兩個混合物描述兩個混合物C和和D形成一個新的混合物形成一個新的混合物M時，或者一個時，或者一個混合物混合物M分離為分離為C和和D兩個混合物時，其質(zhì)量之間的關(guān)系。兩個混合物時，其

2、質(zhì)量之間的關(guān)系。 分量與合量的質(zhì)量與直線上相應(yīng)線段的長度成比例，即：分量與合量的質(zhì)量與直線上相應(yīng)線段的長度成比例，即： CMDMDC/CDDMMC/CDCMMD/ABSDCMABSDM4ABS0.80.60.40.20.80.60.40.20.20.40.60.8REM單相區(qū)兩相區(qū)組成落在單相區(qū)的三元混合物形組成落在單相區(qū)的三元混合物形成一個均勻的液相；成一個均勻的液相；組成落在雙相區(qū)的三元混合物所組成落在雙相區(qū)的三元混合物所形成的兩互成平衡的液相，被稱為形成的兩互成平衡的液相，被稱為，其組成分別由，其組成分別由 R 和和 E 點(diǎn)表示；點(diǎn)表示；聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)E、R兩點(diǎn)的直線。兩點(diǎn)的直線。對任何對任何

3、B、S的兩相混合物，當(dāng)加入的兩相混合物，當(dāng)加入A的量使混合液恰好變的量使混合液恰好變?yōu)榫嗟狞c(diǎn)稱為為均相的點(diǎn)稱為混溶點(diǎn)混溶點(diǎn)。兩個共軛相組成相同時的混溶點(diǎn)被稱為兩個共軛相組成相同時的混溶點(diǎn)被稱為臨界混溶點(diǎn)臨界混溶點(diǎn) 。 溶解度曲線溶解度曲線 聯(lián)結(jié)線聯(lián)結(jié)線 混溶點(diǎn)混溶點(diǎn): 臨界混溶點(diǎn)臨界混溶點(diǎn)(褶點(diǎn)褶點(diǎn)) 萃取相和萃余相萃取相和萃余相:5ABSR1E1PR2E2E3E4R3R4ABSR1E1PR2E2E3E4R3R4已知共軛相中任一相的組成，可利用已知共軛相中任一相的組成，可利用輔助線得出另一相的組成。輔助線得出另一相的組成。66.6.溫度對相平衡的影響溫度對相平衡的影響 相圖上兩相區(qū)的大小，不

4、僅取決于物系本身的性質(zhì)，而相圖上兩相區(qū)的大小，不僅取決于物系本身的性質(zhì)，而且與操作溫度有關(guān)。一般情況下，且與操作溫度有關(guān)。一般情況下，溫度上升，互溶度增加，溫度上升，互溶度增加，兩相區(qū)減小，不利于萃取操作兩相區(qū)減小，不利于萃取操作。溫度特別高時，兩相區(qū)會完。溫度特別高時，兩相區(qū)會完全消失，致使萃取分離不能進(jìn)行。全消失，致使萃取分離不能進(jìn)行。取取A組分在萃取相中的濃度為組分在萃取相中的濃度為y，在萃余相中的濃度為，在萃余相中的濃度為x ，繪制曲線，即分配曲線，斜率等于分配系數(shù)。繪制曲線，即分配曲線，斜率等于分配系數(shù)。7、分配曲線：、分配曲線：7AAAxyk組分在萃余相中的濃度組分在萃取相中的濃度

5、BBBxyk 一般一般 kA 不為常數(shù)，而隨溫度、溶質(zhì)不為常數(shù)，而隨溫度、溶質(zhì) A 的濃度變化。的濃度變化。在在 A 濃度變化不大和恒溫條件下，濃度變化不大和恒溫條件下，kA 可視為常數(shù)（平衡?？梢暈槌?shù)（平衡常數(shù)數(shù) m），其值由實(shí)驗(yàn)測得。），其值由實(shí)驗(yàn)測得。一定溫度下，一定溫度下，A 組分在互成平衡的兩液相中的濃度比組分在互成平衡的兩液相中的濃度比 8兩相平衡時，萃取相兩相平衡時，萃取相 E 中中 A、B 組成之比與萃余相組成之比與萃余相 R 中中 A、B 組組成之比的比值。組組成之比的比值。 BABA/xxyyAAAxykBAkkBBBxyk B、S互溶度小，分層區(qū)面積大，可能得到的萃取液

6、的最互溶度小，分層區(qū)面積大，可能得到的萃取液的最高濃度高濃度ymax較高。較高。 B、S互溶度愈小，愈有利于萃取分離?；ト芏扔?，愈有利于萃取分離。 94.3 部分互溶物系的萃取計算部分互溶物系的萃取計算4.3.14.3.1萃取在三角形坐標(biāo)圖上的表示法萃取在三角形坐標(biāo)圖上的表示法 1 1、混合、混合 在只含有組分在只含有組分 A A 與與 B B 的原料液的原料液 F F 中加入一定中加入一定量的萃取劑量的萃取劑 S S 后，得到新的混合液后，得到新的混合液 M M，由杠桿規(guī)則知，由杠桿規(guī)則知 F F、S S 和和 M M 之間的關(guān)系為之間的關(guān)系為ABSREMERFEmaxEmaxAEAFAR

7、xxxMSFMFS/102. 2. 分層分層 M M 靜置分層得萃取相靜置分層得萃取相 E E 和萃余相和萃余相 R R，其質(zhì)量關(guān)系為，其質(zhì)量關(guān)系為EMRMRE/3.脫溶劑 從萃取相 E 中除去萃取劑 S 后得萃取液 E；從萃余相 R 中除去萃取劑 S 后得萃余液 R； 單級萃取中，萃取相能達(dá)到的最大 A 組分含量為 Emax 點(diǎn)的組成， 對應(yīng)的萃取液組成點(diǎn)為 Emax。 離開萃取器的萃取相與萃余相互成平衡。離開萃取器的萃取相與萃余相互成平衡。 對分級式萃取過程，可先求出所需理論級數(shù)，然后由基于對分級式萃取過程，可先求出所需理論級數(shù)，然后由基于質(zhì)量傳遞速度的級效率確定所需的實(shí)際級數(shù)。質(zhì)量傳遞速

8、度的級效率確定所需的實(shí)際級數(shù)。 由相際傳質(zhì)所產(chǎn)生的熱效應(yīng)較小，可視為等溫過程。由相際傳質(zhì)所產(chǎn)生的熱效應(yīng)較小，可視為等溫過程。11萃取相萃取相E, yE萃余相萃余相R, xR料液料液F, xF萃取劑萃取劑S, yS萃取液萃取液E, yE萃余液萃余液R, xR脫除脫除 S脫除脫除 S2、計算、計算操作型操作型：給定：給定S 的用量的用量mS 及及M組成，求萃取相組成，求萃取相E與萃余相與萃余相R的的量量mE 和和mR 及組成及組成 y、x。設(shè)計型設(shè)計型：根據(jù)給定的原料液：根據(jù)給定的原料液F及規(guī)定的分離要求，求溶劑及規(guī)定的分離要求，求溶劑S用量。用量。12計算方法有解析法和圖解法。計算方法有解析法和

9、圖解法。根據(jù)平衡數(shù)據(jù)作出溶解度根據(jù)平衡數(shù)據(jù)作出溶解度曲線及輔助線。曲線及輔助線。 已知已知 xF, 在在 AB 邊上定出邊上定出 F 點(diǎn)，由萃取劑組成確定點(diǎn)，由萃取劑組成確定 S 點(diǎn)。點(diǎn)。聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié) FS，代表原料液與萃取劑，代表原料液與萃取劑的混合液的混合液 M 點(diǎn)必在點(diǎn)必在 FS線上。線上。 具體位置未定具體位置未定ABSFM單級萃取圖解法Sa）依）依S的用量的用量 mS 及及 F 的量的量 mF 和組成和組成 xF 確定和點(diǎn)確定和點(diǎn)M：13試差法：先定出試差法：先定出 R 點(diǎn)，再由點(diǎn)，再由 R 點(diǎn)利用輔助曲線求出點(diǎn)利用輔助曲線求出 E 點(diǎn)，則點(diǎn)，則 RE 與與 F S 線的交點(diǎn)即為混合液的

10、組成點(diǎn)線的交點(diǎn)即為混合液的組成點(diǎn) M。 如果不對，再次假設(shè)如果不對，再次假設(shè)R點(diǎn)。點(diǎn)。根據(jù)杠桿法則根據(jù)杠桿法則 溶劑比溶劑比 yE、xM、xR 、xR、yE可由相圖讀出?？捎上鄨D讀出。 SMFMFSMERSFMERsFMxEyRxSyFxABSREERFM單級萃取圖解法S0b）確定）確定E，R的量及組成的量及組成MEmERMRmEMRmmm若知若知 R 點(diǎn)，連點(diǎn)，連 SR 線與線與溶解度曲線的交點(diǎn)即為溶解度曲線的交點(diǎn)即為 R 點(diǎn)點(diǎn)1415SMMFyxxxFMSMFFS)(RERMxyxxMREMRME)(REMExyxyMR)(ERFERFyExRFxRERFxyxxFERFRFE)(REFE

11、xyxyFR)( c) 確定萃取液與萃余液的組成及量確定萃取液與萃余液的組成及量ABSREERFM單級萃取圖解法S1617D點(diǎn)：最小溶劑用量，點(diǎn)：最小溶劑用量，SminG點(diǎn)：最大溶劑用量，點(diǎn)：最大溶劑用量，Smaxmax0minSSS0maxGSGFFS0minDSFDFS萃取只能在分層區(qū)內(nèi)進(jìn)行。萃取只能在分層區(qū)內(nèi)進(jìn)行。對單級萃取，原料量對單級萃取，原料量 F 及組成一定：及組成一定：萃取操作萃取操作S應(yīng)滿足下列條件：應(yīng)滿足下列條件： ABSREFM單級萃取圖解法S0DGB、最小溶劑用量和最大溶劑用量、最小溶劑用量和最大溶劑用量181920C、萃取液的最大濃度、萃取液的最大濃度 當(dāng)當(dāng)S=Smi

12、n時，時，E的濃度的濃度yA最大，但最大，但yA一般不是最大。一般不是最大。過過S點(diǎn)作溶解度曲線的切線得點(diǎn)點(diǎn)作溶解度曲線的切線得點(diǎn)E， 求得求得R，得，得M點(diǎn)，于是得：點(diǎn)，于是得：FSmMSMFm時，溶劑用量的確定：當(dāng)maxAAyymaxAAyy可見，ABE2SFR2ME2Eymaxy2 圖解萃取液的最大組成圖解萃取液的最大組成E1R11.01.0021 注意：如果注意：如果M點(diǎn)在兩相區(qū)外相交，說明超出萃取范圍，不點(diǎn)在兩相區(qū)外相交，說明超出萃取范圍，不能進(jìn)行萃取操作，由能進(jìn)行萃取操作，由R1點(diǎn)確定的溶劑用量為該操作條件下的最點(diǎn)確定的溶劑用量為該操作條件下的最小溶劑用量小溶劑用量m S,min。

13、ABSE1FERR1MyA22計算與吸收相似。計算與吸收相似。質(zhì)量比質(zhì)量比Y (kgA/kgS) 和和 X (kgA/kgB)表示的平衡關(guān)系為：表示的平衡關(guān)系為：)(XfY )()(FXXBYYSSSYXSBXSBYF單級系統(tǒng)的物料衡算：單級系統(tǒng)的物料衡算：適用于萃取劑與稀釋劑互溶度很小，且在操作范圍內(nèi)溶適用于萃取劑與稀釋劑互溶度很小，且在操作范圍內(nèi)溶質(zhì)組分對質(zhì)組分對 B、S 的互溶度又無明顯影響的體系。的互溶度又無明顯影響的體系。 單級萃取操作的操作線方程單級萃取操作的操作線方程 Y10分配曲線分配曲線YSX1XF-B/S23例例4-2：在：在25下，以水（下，以水（S S）為萃取劑從醋酸（

14、）為萃取劑從醋酸（A A）與氯）與氯仿（仿（B B）的混合液中提取醋酸，已知原料液流量為）的混合液中提取醋酸，已知原料液流量為1000kg/h1000kg/h，其中醋酸的質(zhì)量百分率為其中醋酸的質(zhì)量百分率為3535，其余為氯仿。用水量為，其余為氯仿。用水量為800kg/h800kg/h。操作溫度下，。操作溫度下，E E相和相和R R相以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示的平衡數(shù)相以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示的平衡數(shù)據(jù)如附表所示：據(jù)如附表所示：試求試求（1 1）經(jīng)單級萃取后）經(jīng)單級萃取后E E相與相與R R相的組成及流量；（相的組成及流量；（2 2）若）若將將E E相和相和R R相中的溶劑完全脫除，再求萃取液及萃余液的組成和相中

15、的溶劑完全脫除，再求萃取液及萃余液的組成和流量；（流量；（3 3）操作條件下的選擇行系數(shù)）操作條件下的選擇行系數(shù)。24解：根據(jù)題目數(shù)據(jù)，在等腰直角三角形中做溶解度曲線和輔解：根據(jù)題目數(shù)據(jù)，在等腰直角三角形中做溶解度曲線和輔助曲線，如圖所示助曲線，如圖所示25（1）兩相的組成和流量）兩相的組成和流量 根據(jù)醋酸在原料液中的質(zhì)量百分率為根據(jù)醋酸在原料液中的質(zhì)量百分率為35，在，在AB邊上確定邊上確定F點(diǎn)，點(diǎn)，聯(lián)結(jié)點(diǎn)聯(lián)結(jié)點(diǎn)F,S，按，按F、S的流量用杠桿定律在的流量用杠桿定律在FS線上確定和點(diǎn)線上確定和點(diǎn)M。因?yàn)橐驗(yàn)镋和和R相的組成均未知，需要借助輔助線用試差法確定相的組成均未知，需要借助輔助線用試差

16、法確定M點(diǎn)的點(diǎn)的聯(lián)結(jié)線聯(lián)結(jié)線ER。由圖讀得兩相的組成為：。由圖讀得兩相的組成為：E相相 yA27 yB1.5 yS71.5 R相相 xA7.2 yB91.4 yS1.4 根據(jù)物料守恒得到計算得到：根據(jù)物料守恒得到計算得到：M=F+S=1000+800=1800kg/h由圖量得由圖量得RM=45.5mm，及，及RE=73.5mm，用式，用式4.8求求E相的量相的量45.518001114/73.5RMEMkg hRE1800 1114686/RMEkg h26（2）萃取液、萃余液的組成和流量）萃取液、萃余液的組成和流量 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)S,E，并延長到，并延長到AB交與交與E，由圖得到，由圖得到y(tǒng)E=9

17、2%。連接點(diǎn)連接點(diǎn)S，R，并延長，并延長SR與與AB邊交于邊交于R，由圖得到，由圖得到xR7.3。萃取液和萃余液的流量可由式。萃取液和萃余液的流量可由式4-12及及4-13求得：求得：357.31000327/927.3FRERxxEFkg hyx（3）選擇行系數(shù)）選擇行系數(shù) 用式用式4-44-4求，即求，即271.5228.57.291.4ABAByyxx由于該物系的氯仿，水的互溶度很由于該物系的氯仿，水的互溶度很小，所以小，所以較高，得到的萃取液濃度很高。較高，得到的萃取液濃度很高。27單級萃取分離程度有限，可采用多級萃取進(jìn)一步降低萃單級萃取分離程度有限，可采用多級萃取進(jìn)一步降低萃余相中溶

18、質(zhì)的濃度。多級錯流的計算只是單級的多次重復(fù)。余相中溶質(zhì)的濃度。多級錯流的計算只是單級的多次重復(fù)。第一級：第一級：F+S0 M1，M1 E1+R1（平衡相）（平衡相）第二級：第二級：R1+S0 M2，M2 E2+R2（平衡相）（平衡相）第三級：第三級：R2+S0 M3，M3 E3+R3（平衡相）（平衡相）依次計算，直到萃余相中溶質(zhì)的濃度等于或小于所要求依次計算，直到萃余相中溶質(zhì)的濃度等于或小于所要求的濃度為止，標(biāo)繪的聯(lián)結(jié)線數(shù)目即為理論級數(shù)。的濃度為止，標(biāo)繪的聯(lián)結(jié)線數(shù)目即為理論級數(shù)。 萃取劑萃取劑S, yS料液料液F, xF萃取相萃取相ExtractExtract萃余相萃余相RaffinateRa

19、ffinateM1M2M3MnE1R1E2E3EnR2R3Rn-1Rn設(shè)各級萃取劑用量均為設(shè)各級萃取劑用量均為S028（2）特點(diǎn)）特點(diǎn) 溶劑耗量較大，溶劑回收負(fù)荷增加溶劑耗量較大，溶劑回收負(fù)荷增加, 設(shè)備投資大。設(shè)備投資大。（3）計算）計算 設(shè)計型計算設(shè)計型計算 已知：已知： 、xF， 規(guī)定各級量，規(guī)定各級量， 求：達(dá)到一定的分離要求所需的理論級數(shù)。求：達(dá)到一定的分離要求所需的理論級數(shù)。 操作型問題操作型問題 已知：理論級數(shù)已知：理論級數(shù) 估計：分離能力。估計：分離能力。 說明：解決方法基本相同。說明：解決方法基本相同。29M1( F S上上)M2(R1S上上)M3(R2S上上)ABSR1E1

20、FM1多級錯流萃取圖解法多級錯流萃取圖解法E2R2M3M2E3R3FSSMMF/11SRSMMR1221/SRSMMR2332/3031例例2525丙酮丙酮(A)-(A)-水水(B)-(B)-三氯乙烷三氯乙烷(S)(S)系統(tǒng)以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示的溶系統(tǒng)以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示的溶解度和聯(lián)結(jié)線數(shù)據(jù)如本題附圖所示。用三氯乙烷為萃取劑在三解度和聯(lián)結(jié)線數(shù)據(jù)如本題附圖所示。用三氯乙烷為萃取劑在三級錯流萃取裝置中萃取丙酮水溶液中的丙酮。原料液的處理量級錯流萃取裝置中萃取丙酮水溶液中的丙酮。原料液的處理量為為500kg/h500kg/h，其中丙酮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為，其中丙酮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40% 40% ，第一級溶劑用量與原，第一級

21、溶劑用量與原料液流量之比為料液流量之比為0.50.5，各級溶劑用量相等，各級溶劑用量相等 。試求丙酮的回收率。試求丙酮的回收率33A:FFFxR xFx解 丙酮的回收率根據(jù)所給數(shù)據(jù)作出溶解度曲線和輔助線。111111111S0.5F250kg/hFSME R750 33/67369.4/E MRMkg hE R每級加入的溶劑量：由 和 的比例確定出第一個混合點(diǎn)，用試差作出聯(lián)結(jié)線根據(jù)杠桿規(guī)則求算322122222233333A:619.4/321/321250571/ ;571 48/92298/3.5%;94.8%FFMRSkg hE MRMkh hE RMkg hRkg hxFxR xFx對

22、于第二級則有同理求得：查圖得出所以回收率33操作線方程 平衡關(guān)系：)(XfY )()(1nnSnnXXBYYS），；過（SnSnnnnnYXYXSBXSBY11任一級系統(tǒng)的物料衡算：)()(11XXBYYSFS第一級進(jìn)行衡算：由平衡數(shù)據(jù)繪出 XY 平衡曲線，由每一級物料衡算得出操作線，直到第 n 級萃余相中的濃度 XR 滿足要求為止。Y10Y*= f (X)Y0X1XF-B/S1X2Y2X3Y3-B/S2-B/S3)(11SFYXSBXSBY注意：若要求注意：若要求S用量，已知用量，已知N時，需試差。時，需試差。34YKX分配曲線：設(shè)：BKSAm萃取因子萃取因子1ln()ln(1)sFSmnY

23、XKNYAXK1FSSXYBXKSB11()()SFS YYB XX第一級進(jìn)行衡算：如果各級加入等量溶劑，由物料衡算推導(dǎo)得：如果各級加入等量溶劑，由物料衡算推導(dǎo)得：35多級錯流萃取多級錯流萃取NXN的關(guān)系曲線的關(guān)系曲線104103102101100091243567810NFSNSXYkXYkAm=0.10.20.40.60.81.01.22.01.53.06.0Am=2036例：丙酮（例：丙酮（A）-水（水（B）-三氯乙烷（三氯乙烷（S）體系中，水和三）體系中，水和三氯乙烷可視為完全不互溶。在操作條件下，丙酮的分配系數(shù)可氯乙烷可視為完全不互溶。在操作條件下，丙酮的分配系數(shù)可視為視為 常熟，即

24、常熟，即K =1.71。原料液中丙酮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為。原料液中丙酮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25% ，其，其余為水，處理量為余為水，處理量為1200kg/h。萃取劑中丙酮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為。萃取劑中丙酮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1%，其余為三氯乙烷。采用五級錯流萃取，每級中加入的萃取劑其余為三氯乙烷。采用五級錯流萃取，每級中加入的萃取劑 量量都形態(tài)，要求最終萃余相中丙酮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于都形態(tài)，要求最終萃余相中丙酮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于 1%。試求。試求萃取劑萃取劑 的用量及萃取相中丙酮的平均組成的用量及萃取相中丙酮的平均組成BS2510.3333;0.0101;759910.0101;11200 1 0.25900/99FnSFXXY

25、BFxkg h解：由題意知， 、 完全不互溶37104103102101100091243567810NFSNSXYkXYkAm=0.10.20.40.60.81.01.22.01.53.06.0Am=20mA BS1.391 900/1.71732.1kg / hK5SS3697kg / h1 0.01YYY0.089560.082201FSnFnSBXSYBXSB XXYSYyY每級中純?nèi)軇┑挠昧繛檩腿┑目傆昧繛樵O(shè)萃取相中的平均組成為 ，總物料衡算：所以m0.33330.0101/1.7178.10.0101 0.0101/1.71A1.391SFSnYXKYXK查多級錯流萃取圖，其中N

26、=5, 得到38萃取劑萃取劑S, yS料液料液F, xF萃取相萃取相萃余相萃余相M1M2M3MnE1R1E2E3EnR2R3Rn-1RnE4（2）特點(diǎn)）特點(diǎn) 連續(xù)逆流操作，分離程度較高。連續(xù)逆流操作，分離程度較高。（3）計算）計算 設(shè)計型問題：已知設(shè)計型問題：已知S的組成，的組成，F(xiàn)、xF, 規(guī)定規(guī)定 S/F （溶劑比）和分離要求，求（溶劑比）和分離要求，求 N 。 解決方法：每級內(nèi)平衡。解決方法：每級內(nèi)平衡。 39 即即Ei和和Ri平衡，若能確定平衡，若能確定Ri 組成組成 xi 和和 E i+1 組成組成 yi+1之間的之間的關(guān)系，即可求得理論級數(shù)（逐級計算關(guān)系，即可求得理論級數(shù)（逐級計算

27、) ) 。iR i-1E i+1RiEii = 1 F + E2 = R1 + E1 或或 F - E1 = R1 - E2i = 2 F + E3 = R2 + E1 或或 F - E1 = R2 - E3i = n F + S = Rn + E1 或或 F - E1 = Rn - SF - E1 = R1 - E2 = R2 - E3 = = Rn-1 - En = Rn - S = 離開每級的離開每級的 R 與進(jìn)入該級的與進(jìn)入該級的 E 流量之差為一常數(shù)流量之差為一常數(shù) 。 0 ，流動方向與，流動方向與 R 相同，相同， 0 ，流動方向與，流動方向與 E 相同。相同。 每一級的“凈流量”

28、萃取劑萃取劑S, yS料液料液F, xF萃取相萃取相萃余相萃余相M1M2M3MnE1R1E2E3EnR2R3Rn-1RnE440F - E1 = R1 - E2 = R2 - E3 = R3 - E4 = Rn-1 - En = Rn- S = F + S = M = E1 + Rn 由給定的由給定的 F、S 和和 Rn 可得出可得出 E1ABS多級逆流萃取圖解法多級逆流萃取圖解法S0E2 E3E4R1R4R2RnR3FME141421、M點(diǎn)是點(diǎn)是F、S的和點(diǎn)，也是的和點(diǎn)，也是E1、RN的和點(diǎn)的和點(diǎn)2、E1和和 RN 不是共軛相不是共軛相3、各級間的物流之差為一常數(shù)，且、各級間的物流之差為一常

29、數(shù)，且為各級物流的公共差點(diǎn)為各級物流的公共差點(diǎn)（極點(diǎn)）。（極點(diǎn)）。4、極點(diǎn)、極點(diǎn)的位置與聯(lián)接線斜率，的位置與聯(lián)接線斜率，F(xiàn)，xF，S，yS等因素有關(guān)，等因素有關(guān)，極極點(diǎn)點(diǎn)可以在三角形左側(cè)也可以在右側(cè)。當(dāng)其他條件一定時，可以在三角形左側(cè)也可以在右側(cè)。當(dāng)其他條件一定時，只與溶劑比（只與溶劑比（S/F）決定。）決定。 S/F小，小，極點(diǎn)極點(diǎn)在三角形左側(cè)，在三角形左側(cè)，R點(diǎn)為和點(diǎn)；點(diǎn)為和點(diǎn)； S/F大，大，極點(diǎn)極點(diǎn)在三角形右側(cè)，在三角形右側(cè)，E點(diǎn)為和點(diǎn)。點(diǎn)為和點(diǎn)。說明：說明：43ABSE1FM1多級逆流萃取圖解法S01Rn2M2E1溶劑比（溶劑比（S/F）對極點(diǎn)的影響）對極點(diǎn)的影響44例例4-54-5

30、 在多級逆流萃取中，用純?nèi)軇┰诙嗉壞媪鬏腿≈?，用純?nèi)軇㏒ S處理處理 含含A A、B B兩組分的原兩組分的原料液。原料液流量料液。原料液流量F F為為1000kg/h1000kg/h，其中溶質(zhì)，其中溶質(zhì)A A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%30%，要求萃取余相重溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過要求萃取余相重溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過7%7%。溶劑用量。溶劑用量S=350kg/hS=350kg/h。試求試求1.1.所需的理論級數(shù)所需的理論級數(shù)2.2.若將最終萃取相重的溶劑全部脫除，若將最終萃取相重的溶劑全部脫除，最終萃取也的流量最終萃取也的流量EE和和yy。操作條件下的溶解度曲線和輔助曲線如本題附圖所示操作條件下的溶解

31、度曲線和輔助曲線如本題附圖所示ABSE1FM多級逆流萃取圖解法S0E2E3E4R1R4R2RnR345 操作線方程操作線方程S0, ySmnEm , ymEnRm-1 , xm-1RmRn-1Rn , xnEm-1nnmmmmSxRyExRyS110nmnSmmmmmxERyESxERy011對對A組分作物料衡算：組分作物料衡算：N較多時，三角形相圖內(nèi)作圖不準(zhǔn)確。較多時，三角形相圖內(nèi)作圖不準(zhǔn)確。46ABSE1FM多級逆流萃取圖解法多級逆流萃取圖解法S0 EmRm-1(1) 確定確定 Rn 及及 E1 點(diǎn)，由點(diǎn)，由 E1F 線與線與 S0Rn 線確定點(diǎn)線確定點(diǎn) 。 Rn(2) 在在 FE1 及及

32、 RnS0 兩線間，過兩線間，過 點(diǎn)作任意操作線與溶解點(diǎn)作任意操作線與溶解度曲線相交于度曲線相交于 Rm-1 與與 Em，得操作線上一點(diǎn)（，得操作線上一點(diǎn)（xm-1、ym），），重復(fù)上述步驟可得操作線。重復(fù)上述步驟可得操作線。47(3) 在分配曲線與操作線之間，在分配曲線與操作線之間，從點(diǎn)從點(diǎn) N (xF，y1)開始畫梯級，開始畫梯級，直至某一梯級所指萃余相直至某一梯級所指萃余相組成組成 x xn 為止，所繪的梯為止，所繪的梯級數(shù)即為萃取所需的理論級數(shù)即為萃取所需的理論級數(shù)。級數(shù)。(1) 由平衡數(shù)據(jù)繪出分配曲線；由平衡數(shù)據(jù)繪出分配曲線；xy0分配曲線分配曲線PNy1xFxnySxm-1ym操作

33、線操作線(2)由操作線數(shù)據(jù)畫操作線。由操作線數(shù)據(jù)畫操作線。4849C. C. 組分組分B B、S S部分互溶時的解析計算部分互溶時的解析計算1,0,11,S0,S11,1,1,1,1,1,1,1. FSEA:S:,nF AAAnn AFSnn Sn Sn ASAn Sn ASAAARFxSyE yR xFxSyE yR xxxyyxxyyyF x根據(jù)質(zhì)量守恒總衡算：組分組分式中的分別滿足溶解度曲線關(guān)系是 即50即所求的理論級數(shù)?；虻陀谝?guī)定值為之，值等于理論級逐級計算，直到計算過程從加入的第一即解度曲線關(guān)系是式中的組成分別滿足溶組分組分總衡算：以列出對應(yīng)的平衡關(guān)系對于每一個理論級都可n,:S:A

34、EER 2., 11, 11, 11, 11i1i1 - iAnAiAiAiSiAiSiSiiSiiSiiSiiAiiAiiAiiAiiixxFyyyxxxRyEyExRxRyEyExRR參考：例參考：例4-651 操作線方程操作線方程11SYBXSYBXiiFFiiXSBYXSBY11S, Yi+11mS , Y1SB , XFBBB , XiS式中：式中：XF 料液中溶質(zhì)料液中溶質(zhì) A 的濃度，的濃度，kgA/kgB； Y1 最終萃取相最終萃取相 E1 中溶質(zhì)中溶質(zhì) A 的濃度，的濃度，kgA/kgS； Xi 離開離開 m 級萃取相中溶質(zhì)級萃取相中溶質(zhì) A 的濃度，的濃度，kgA/kgB;

35、 Yi+1 進(jìn)入進(jìn)入 m 級萃取相中溶質(zhì)級萃取相中溶質(zhì) A 的濃度，的濃度，kgA/kgS; B 原料液中純稀釋劑的流量，原料液中純稀釋劑的流量，kg/h; S 原始萃取劑組分純原始萃取劑組分純 S 的流量，的流量，kg/h。52在在YX坐標(biāo)圖上作出分坐標(biāo)圖上作出分配曲線及操作線，然后配曲線及操作線，然后在此兩線間作梯級便可在此兩線間作梯級便可得到所需的理論級數(shù)。得到所需的理論級數(shù)。 XY0分配曲線分配曲線NY1XFXnYSX2Y2操作線操作線53解析法解析法當(dāng)分配曲線為通過當(dāng)分配曲線為通過 原點(diǎn)的直線時，由于操作線為直線，原點(diǎn)的直線時，由于操作線為直線，萃取因子萃取因子Am是常數(shù)，可以仿照脫

36、吸計算是常數(shù)，可以仿照脫吸計算1)11ln(ln1mSnSFmmAKYXKYXAAn設(shè)：BKSAm54作作 業(yè)業(yè)P239455 A A、 溶劑比溶劑比 定義：溶劑比定義：溶劑比=S/F=S/F說明：溶劑比的變化，引起差點(diǎn)說明：溶劑比的變化，引起差點(diǎn)的變化，導(dǎo)致理論級數(shù)的變化的變化，導(dǎo)致理論級數(shù)的變化56 S/F S/F 較大，較大， MSMS， E E1 1為為F F和和的和點(diǎn)，的和點(diǎn)， 點(diǎn)在三角形相點(diǎn)在三角形相圖右側(cè)，凈物流向左流動。圖右側(cè)，凈物流向左流動。 S/F S/F 減小，減小，MF MF ，E E1 1升高，升高， 點(diǎn)遠(yuǎn)離點(diǎn)遠(yuǎn)離S S。 點(diǎn)移到無窮遠(yuǎn)點(diǎn)移到無窮遠(yuǎn)時時 =0=0，級聯(lián)

37、線互相平行。，級聯(lián)線互相平行。 S/F S/F 再減小，再減小，F(xiàn) F為為E E1 1和和的和點(diǎn)，的和點(diǎn)， 點(diǎn)落在三角形相圖左側(cè)點(diǎn)落在三角形相圖左側(cè)，凈物流向右流動。，凈物流向右流動?？梢姡嚎梢姡?7min1iiSSPFFEEN 當(dāng)時， 點(diǎn)（夾緊點(diǎn)）對應(yīng)的聯(lián)結(jié)線和操作線重合此時，夾緊點(diǎn)附近各級無分離能力，分配曲線分配曲線操作線操作線132PxFy溶劑比對操作線的影響溶劑比對操作線的影響B(tài)、最小溶劑比、最小溶劑比SF當(dāng)變化，操作線斜率聯(lián)結(jié)線的斜率分配曲線分配曲線操作線操作線132PxFy溶劑比對操作線的影響溶劑比對操作線的影響58最小溶劑比的求法最小溶劑比的求法 min的位置，既和平衡關(guān)系有關(guān)，又和分離