许保云填料萃取塔的研究进展及应用

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博士,Email,:,zhang-,Tel,:,13681760977,2024/11/11,2,汇报内容,3.,填料萃取塔的研究进展,2.,规整填料在萃取技术中的应用,1.,萃取技术简介,2024/11/11,3,1,萃取技术简介,相平衡关系,萃 取,吸 收,蒸 馏,萃取,又称溶剂萃取或液液萃取,抽提,是利用系统中组分在,溶剂中有不同的溶解度,实现液体混合物的分离或提纯的单元操作,即利用物质在两种互不相溶(或微溶)的溶剂中溶解度或分配系数的不同,使溶质从一种溶剂内转移至另一种溶剂中的方法。,1,萃取技术简介,具有,选择性高、分离效果好,易于实现连续化大规模生产,等优点,广泛应用于化学、冶金、食品等工业。,杂质,溶质,原溶剂,萃取剂,Light phase,Heavy phase,1,萃取技术简介,在一定温度下,某组分在相互平衡的,E,相与,R,相中的组成比,称为该组分的分配系数。即:,溶质,A k,A,=y,A,/x,A,溶质,B k,B,=y,B,/x,B,式中:,y,A,、,y,B,分别为萃取相,(E,相,),中组分,A,、,B,的质量分数;,x,A,、,x,B,分别为萃取余相,(R,相,),中组分,A,、,B,的质量分数。,若用萃取剂萃取溶液中的溶质,A,,则,分配系数,k,A,表示溶质,A,在两个平衡液相中的分配关系;,k,A,值越大,说明溶质,A,在萃取剂中的分配越高,萃取效果越好。,萃取相,(,E,相),萃取余相,(,R,相),分配系数,(partition coefficient),2024/11/11,6,1,萃取技术简介,精馏萃取:,通过向接近精馏塔的顶部连续加入比需分离组分相对挥发度低的物质;,液液萃取:,利用溶质在两种互不相溶(或部分互溶)的液相之间分配不同的性质来实现液体混合物的分离或提纯;,超临界萃取:,利用超临界流体的特殊性能进行萃取的一种新型品效分离技术;,超声波萃取:,利用超声波频率来破坏目标萃取物与基体物之间的作用力从而达到萃取的目的;,固相萃取,:,使用一种吸附性强的物质从溶剂试样中萃取出所含的微量被测有机组分;,超声,-,微波协同萃取:,将超声波与微波用于同一个提取工艺过程中来进行天然产物有效成分的提取;,萃取工艺,2024/11/11,7,1,萃取技术简介,萃取精馏,是在普通精馏的基础上,加入适宜的第三组分,-,萃取剂(也称溶剂),以改变精馏塔内被分离关键组分(溶质)之间的相对挥发度,从而使难分离物系转化为易分离的物系。选择合适的溶剂可以增强分离组分之间的相对挥发度,从而可以使难分离物系转化为容易分离的物系,使分离成本降低。萃取精馏是一种特殊精馏方法,适用于,近沸点物系,和,共沸物,的分离。,萃取精馏,连续萃取精馏,间歇萃取精馏,连续萃取精馏,过程一般采用,双塔流程,由,萃取精馏塔,和,溶剂回收塔,组成,连续萃取精馏的流程设计非常重要;而,间歇萃取精馏,整个过程完全在,单塔内实现原料进料、萃取剂的加入及回收,。,2024/11/11,8,1,萃取技术简介,萃取精馏的关键是溶剂的选择,以往萃取精馏采用的溶剂是单一溶剂,近年来人们开始研究使用混合溶剂,取得了良好效果。,萃取精馏的溶剂选择需要满足如下条件:,1),高选择性;,2),溶剂的挥发度要远低于所需要分离的物系中最高沸点组分的挥发,度,从而使萃取剂的回收易于实现;,3),价廉易得;,4),毒性小,腐蚀性要小,对环境的污染少;,5),良好的热稳定性和化学稳定性;,6),相容性好;,2024/11/11,9,1,萃取技术简介,萃取精馏过程中萃取剂的筛选方法:,定性判断,定量估算,实验测定,其中实验测定的方法主要包括:,平衡釜方法测定溶剂存在下组分的相对挥发度、沸点计法、气相色谱保留时间法、汽提法、液上空间气相色谱法,。,此外,在萃取精馏溶剂的选择问题上,可利用,计算机辅助分子设计(,CAMD,),,自二十世纪,80,年代,Gani,和,Brignole,提出此课题后到目前为止已经取得了很大程度的进展。,CAMD,方法的建立包括问题的定义、分子合成和分子评价三部分组成,其中分子合成是整个方法的核心。,2024/11/11,10,相分散的方法,逐级接触设备,连续接触设备,重力,筛板塔,喷淋塔,填料塔,挡板塔,机械搅拌,偏心转盘塔,转盘塔(,RDC,),带搅拌器的多孔板萃取塔(,Kuhni,塔),机械震动,震动筛板塔(,Karr,萃取塔),脉冲,脉冲填料塔,脉冲筛板塔,常用萃取塔设备,2.,规整填料在萃取技术中的应用,2024/11/11,11,填料萃取塔,2.,规整填料在萃取技术中的应用,填料萃取塔的构造与精馏或吸收使用的填料塔基本相同,塔内装填适宜的填料,轻液相由塔底进入,从塔顶排出;重液相由塔顶进入,由塔底排出。萃取操作时连续相充满整个塔中,分散相由分布器分散成液滴进入填料层,并于连续液相接触传质。,2024/11/11,12,规整填料萃取塔,的技术难点,2.,规整填料在萃取技术中的应用,核心部件:填料,内件:液体收集器,内件:支撑件,核心部件:液体分布器,轻液,轻液,重液,重液,再分布器,填料,2024/11/11,13,填料萃取塔,2.,规整填料在萃取技术中的应用,板波纹填料,金属丝网波纹填料,金属网孔波纹填料,多孔管式分布器,莲蓬头分布器,槽式分布器,2024/11/11,14,规整填料塔萃取回收母液中咖啡因的应用研究,2.,规整填料在萃取技术中的应用,振动筛板柱,(,柱内径,38 mm,,筛板高度,2.3 m),在,1,:,10,的实验模型下进行了实验,其实验结果表明,,RPC,在流比,(S,F),为,0.33,1,,适当的操作频率下,可使咖啡因的萃取收率在,97,99,。,拉西环作为散装填料,,在填料塔,(,塔径,58.6 mm,,塔高,1.32 In),中对其进行了实验,其中氯仿作为连续相,实验结果表明,在流比为,0.933,时,可以达到较好的萃取效果。,4,台,30,的,离心萃取器取代静态混合器,组成串联的逆流萃取流程,对咖啡因生产中的母液氯提环节进行改造,结果表明,萃取收率提高到,99,,氯仿用量降低了,25,。,常洪委,
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