1、溶解度曲线 binodal solubility curve 右下图为典型的平衡相图 双结点溶解度曲线 B中加入 分层点再加入 的互溶度〉透明点 又出现混浊即R1 R2、R3等多个分层点 同理在 分层点溶解度曲线所 有分层点的连线 注意温度恒定由实验测定 平衡联结线tie line M1点BS 层组成E1、R1 加入A〉M2 〉分层 〉组成E2、R2共轭相互为平衡 ER 平衡联结 点必落在平衡联结线上则溶解度曲线将三角形相图分为两个区 之内 为分层区两相区 之外为均相区 物理意义 分离须造成两相 〉溶解度曲线以内是萃 取过程的可操作范围两相区这时三组分物系的组成为M点混合液可分为互为平衡的 共轭相 平衡联结线的方向同一物系倾斜方向一般相同 但通常都不互 相平行 各条联结线的斜率随混合液的组成而异 一般是同一方向斜率缓慢改变如 图。例外吡啶——氯苯——水不同浓度范围倾斜方向不同 临界混溶点plait point gt临界状态 加至某一浓度两共轭相的组成无限趋近而变为一相平衡液无共轭相 〉临界混溶点一般并不在溶解度曲线的最高点位置不易测定由实 验测定或由手册及专著中查得. 点将溶解度曲线分成两部分 4、相平衡的数学描述 分配曲线与吸收中气液平衡的表示方法相似常用于表示 的分配系数distribution constant 表征了 溶质在两个平衡液相中的分配关系 平衡常数——11-3 同理 ——11-4 特点 接近常数相应的分配曲线接近直线分配曲线 yAxA 的关系即 F3 一定F1 yAfxA实验点是离散的内插取值 溶解度曲线 临界混溶点右方的溶解度曲线表示平衡状态下萃取相中溶质 yA 与溶剂 yS 之间的关系 临界混溶点左方的溶解度曲线表示平衡状态下萃余相中溶质 xA yS之间的关系 结论单相区三组分溶液组成有 个自由度xA 、xs 确定 xB1-xA-xs 两相区三组分溶液平衡两相中同一组分的组成关系由分配曲线决定而 每一个液相的组成 的组成关系必须满足溶解度曲线的函数关系。则处于 平衡的两相有 yA确定 溶解度曲线 xB1-xA -xs ——11-5 yB1-yA -ys ——11-6 、萃取操作的自由度双组分溶液的萃取两个部分 互溶的液相 FN-?23-223 ——11-7 组分 〉达平衡后分层完全脱 、溶剂的选择性系数selectivity ratio 无因次 ——11-8 表征 溶质在两液相中含量的差异 同相对挥发度α的公式形式一样 ——11-9 β相当于精馏操作中的 α物理意义相似 β值与平衡联结线的 斜率有关。 当平衡联结线过 β1这时不能用萃取方法分离 相当于精馏中的 恒沸物或萃取剂不适宜。 故萃取溶剂的选择操作范围内βgt 必要条件A在萃取相中的相对含量高于萃余相A 不溶解于溶剂时βyB 最理想情况、互溶度的选择 两相区愈小 互溶度愈大〉最高 萃取液溶质组成愈小 对于相同的不同互溶度物系互溶度小 大分离效果好温度 的影响 应适当选择11.3萃取过程计算 主要讨论级式接触 基本方法逐级计算多用图解法 一、萃取级内过程的数学描述 设等温过程原因热效应很小可以忽略不做热量衡算及传热速率计算、单一萃取级的 物料衡算 萃取级内传质过程的简化——理论级与级效率同精馏板式塔的处理过程一样 影响 传质速率的因素有物性、操作条件、设备结构等 工程简化无论 Rm-1 成如何离开每一级萃取皿Rm Em达到平衡状态 平衡级 一个理论级设备 操作效率的比较基准 则又有 可由解析方法解决——11-13 ——11-15而实际萃取级和理论级的差别级效率 由实验测定二、单级萃取 Single-stage extraction 最简单、最基本的 可连续也可间歇。 、单级萃取的解析计 ——11-16——11-17 ——11-18 假设萃取器为理论 成平衡但无论连续操作还是间歇操作两液相在混合器或澄清器中的停留时间总是有限的 不可能达到平衡的。——11-19 ——11-20 ——11-21 设计型问题已知 xFA相平衡数据 xA 工艺要求yS. 选择 zA zS zAyS xS操作型问题已知 xFAzA zs yAys xs分离程度 、单级萃取的图解计算 解析法因非线性的溶解度曲线及分配曲线的数学 表达式 难用解析法或数值法进行计算 图解法很方便基于杠杆定律 xAgt 做平衡联结线gt 溶剂比gt S用量 ——11-22 读出yA 、单级萃取的分离范围 最大溶剂用量:对一定的xFA存在两个极限溶剂用量。一相无分离作 ——11-24超过 点混合物进入均相区无法实现萃取操作单级萃取可达 到的最低萃余相溶质含量 xAmin 单级萃取可达到的最低萃余液溶质含量 xAomin 单级萃取可达到的最低萃取液溶质含量 yAomin 最小溶剂用量 ——11-25最适宜S用量Smin lt ltSmax 当xFA较低e点达不到 kA又小。 d点最少溶剂用 y.Amax——萃取操作可能达到的最大极限含量 三、多级错流萃取 只是单级萃 取的多次重复 每一级均加入新鲜萃取剂每级萃余相进入下一级作为原料液。可将收 率提高但溶剂用量大新鲜溶剂。 原则上每级溶剂用量可以相等也可不等但已证明当 每级溶剂用量相等时达到一定分离程度所需的总溶剂。 用量最少。故萃取操作中各 均相等。