【文章內(nèi)容簡介】 生命力的單元操作之一。蒸餾和萃取均屬分離液體混合物的單元操作，對于一種具體的混合物，要會經(jīng)濟合理化的選擇適宜的分離方法。一般工業(yè)萃取過程分為如下三個基本階段： 將一定量的溶劑加入到原料液中，采取措施使之充分混合，以實現(xiàn)溶質(zhì)由原料向溶劑的轉(zhuǎn)移的過程； 分離出萃取相與萃余相。 獲得萃取液與萃余液，回收的萃取劑循環(huán)使用。萃取過程可在逐級接觸式或微分接觸式設備中進行，可連續(xù)操作也可分批進行。 液液相平衡 根據(jù)組分間的互溶度，三元混合體系可分為兩類：（1）ⅰ類物系組分a、b及a、s分別完全互溶，組分b、s部分互溶或完全不互溶；（2）ⅱ類物系 組分a、s及組成b、s形成兩對部分互溶體系 本章重點討論ⅰ類物系連續(xù)操作的逐級接觸萃取過程。 三元體系的相平衡關系萃取過程以相平衡為極限。相平衡關系是進行萃取過程計算和分析過程影響因素的基本依據(jù)之一。對于組分b、s部分互溶物系，相的組成、相平衡關系和萃取過程的計算，采用等腰三角形相圖最為方便。常用質(zhì)量百分率或質(zhì)量分率表示相組成。1 相組成在三角形相圖上的表示三角形的三個頂點分別表示純組分a、b、s。三角形的邊ab、as和sb依次表示組分a與b、a與s以及s與 b的二元混合液。三角形內(nèi)任意一點代表三元混合液的組成。2 相平衡關系在三角形相圖上的表示⑴溶解度曲線、聯(lián)結線、輔助曲線和臨界混熔點要能夠根據(jù)一定條件下測得的溶解度數(shù)據(jù)和共軛相的對應組成在三角形相圖上準確作出溶解度曲線、聯(lián)結線、輔助曲線（又稱共軛曲線），并確定臨界混溶點。會利用輔助曲線由一已知相組成點確定與之平衡的另一相組成點的坐標位置。溶解度曲線將三角形分成單相區(qū)（均相區(qū)）與兩相區(qū)，萃取操作只能在兩相區(qū)中進行。① 不同物系在相同溫度下具有不同形狀的溶解度曲線。② 同一物系，當溫度變化時．可引起溶解度曲線和兩相區(qū)面積的變化，甚至發(fā)生物系的轉(zhuǎn)化。一般溫度升高，組分間互溶度加大，兩相區(qū)面積縮小，不利于萃取分離。一定溫度下，同一物系的聯(lián)結線傾斜方向隨溶質(zhì)組成而變，即各聯(lián)結線一般互不平行，少數(shù)物系聯(lián)結線的傾斜方向也會發(fā)生改變（等溶度體系）。⑴分配系數(shù)和分配曲線① 分配系數(shù) 在一定溫度下，溶質(zhì)a在平衡的萃取相和萃余相中組成之比稱為分配系數(shù)，即同樣，對干組分b也可寫出相應表達式：在操作條件下，若組分b、s互不相溶，則以質(zhì)量比表示相組成的分配系數(shù)可改寫成如下式，即② 分配曲線 若主要關心溶質(zhì)a在平衡的兩液相中的組成關系，則可在直角坐標圖上表示相組成，即在直角坐標圖畫出x－y關系曲線，此即分配曲線。在操作條件下，若組分b、s不互溶，則可仿照吸收中平衡曲線的方法作出以質(zhì)量比表示相組成的xy相圖。再若在操作范圍內(nèi)，以質(zhì)量比表示相組成的分配系數(shù)k為常數(shù)，平衡關系可表示為直線方程，即分配曲線為通過原點的直線。3 萃取過程在三角形相圖上的表示（1）萃取過程的三個基本階段萃取過程的三個基本階段可在三角形相圖上清晰地表達出來。① 混合將skg的萃取劑加到 f kg的料液中并混勻，即得到總量為 m kg 的混合液，其組成由點m的坐標位置讀取。式中，f為料液量，kg或kg／s；s為萃取劑的量，kg或 kg／s；m為混合液的總量，kg或kg／s；xf為原料液中溶質(zhì)的質(zhì)量分率； ys為溶劑中溶質(zhì)的質(zhì)量分率，對于純?nèi)軇?，ys=0 xm為混合液中溶質(zhì)的質(zhì)量分率。② 沉降分層混合液沉降分層后，得到平衡的兩液相e、r，其組成由圖上讀得，各相的量由杠桿規(guī)則及總物料衡算求得，即式中 e為萃取相的量，kg或kg/s；r為萃余相的量，kg 或kg/s、分別代表線段的長度。圖中的m點稱為和點，r、e或f、s稱為差點。③ 脫除溶劑和萃余液，若將得到的萃取相及萃余相完全脫除溶劑，則得到萃取液其組成由圖上讀得，其量利用杠桿規(guī)則確定，即或f=+杠桿規(guī)則是物料衡算過程的圖解表示，萃取過程在三角形相圖上的表示和計算，關鍵在干熟練地運用杠桿規(guī)則。（2）萃取劑的選擇萃取劑的選擇是萃取操作分離效果和是否經(jīng)濟的關鍵。選擇萃取劑時時主要考慮如下因素。① 萃取劑的選擇性和選擇性系數(shù)選擇性是指萃取劑s對原料液中兩個組分溶解能力的差異，可用選擇性系數(shù)來表示，其對應于蒸餾中的相對揮發(fā)度，統(tǒng)稱為分離因子。萃取操作中值均應大于1。值越大，越有利于組分的分離；若=1，萃取相和萃余相脫除溶劑s后將具有相同的組成，且均等于原料液的組成，無分離能力，說明所選擇的萃取劑是不適宜的。當在操作條件下組分b、s可視作不互溶時，② 組分b、s間的互溶度組分b、s間的互溶度愈小愈有利萃取分離，完全不互溶為理想情況。③ 萃取劑回收的難易 易于回收可降低能量消耗。④ 其它兩相密度差要大，界面張力適中，粘度與凝固點要低，化學及熱穩(wěn)定，無毒不易燃，來源充，價格低廉等。=0，選擇性系數(shù)趨于無窮大。 萃取過程的計算重點討論級式接觸萃取過程的計算，且假設各級均為理論級。1．單級接觸萃取單級萃取操作中，通常有兩種類型計算：（1）已知原料液組成及其處理量，規(guī)定萃余相組成，要求計算萃取劑用。量、萃余相的量及、萃取相的組成萃取劑的用量可利用杠桿規(guī)則確定：或萃取相的組成由其坐標位置從圖上讀得，e相和r相的量用杠桿規(guī)則和物料衡算式計算。（2）已知原料液的組成及其處理量、要求計算萃取相、萃余相的量及兩相的組成。此類計算需利用輔助曲線通過和點m試差法作聯(lián)結鮮．兩相組成由聯(lián)結線兩端的坐標位置讀得，兩相的量用杠桿規(guī)則和物料衡算式計算。當組分b、s可視作完全不互溶時，則以質(zhì)量比表示相組成的物料衡算式為一般可由點s作溶解度曲線的經(jīng)過單級萃取后所能獲得的最高萃取液組成切線而確定。2．多級錯流接觸萃取多級錯流接觸萃取操作的特點是：每級都加入新鮮溶劑，前級的萃取相為后級的原料，傳質(zhì)推動力大。只要級數(shù)足夠多，最終可獲得所希望的萃取率，其缺點是溶劑用量較多。多級錯流接觸萃取設計型計算中，通常已知f、xf。及各級溶劑用量si，規(guī)定最終萃余相組成，要求計算所需理論級數(shù)。根據(jù)組分b、s的互溶度，萃取理論級數(shù)的計算有如下三種方法： ①② 組分b、s不互溶時的直角坐標圖解法設各級溶劑用量相等，則各級萃取相中的溶劑和萃余相中的稀釋劑b均可視作常量，在xy