第八章萃取过程与设备ppt课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第八章 萃取过程与设备,第八章 萃取过程与设备,1,一、萃取概述,1、定义,利用物质溶解于某种液体的一种提取方法，将选定的溶剂加入到混合物中，因混合物中各组分在同种溶剂中,溶解度,的差异，可将所需的组分加以分离出来，这个操作过程叫萃取。,2、分类,液-固萃取：,液-液萃取：,超临界流体萃取：,一、萃取概述,2,3、特点,传质速度快，生产周期短，便于连续操作，容易实现自动控制；,分离效率高，生产能力大；,能量消耗少，设备投资费用不高；,采用多级萃取可使产品达到较高纯度，便于下一步处理，减少后工序的设备和操作费用,3、特点,3,二、液液萃取,1、原理,根据溶质在,互不相溶或部分互溶的两种溶剂中,溶解度不同，达到对混合物的分离。,二、液液萃取,4,2、基本概念,料液： 萃取剂：,溶质： 稀释剂：,萃取相：,萃余相：,2、基本概念,5,3、萃取步骤,混合-得到乳浊液,分离-得到萃取相，萃余相,溶剂回收-分离萃取剂和溶质,4、萃取剂的选择,（1）溶剂的分配系数,K=溶质在萃取相中的浓度/溶质在萃余相中的浓度,K越大溶质在萃取相中的浓度越大，也就越容易被萃取,（2）稀释剂与萃取剂的互溶度,选择具有较小互溶度的萃取剂,3、萃取步骤,6,（3）萃取剂回收的难易与经济性,考虑相对挥发度或汽化热,（4）萃取剂的其它物性,要求萃取剂与被分离混合物有较大的密度差,界面张力要适中,萃取剂的粘度低，有利于两相的混合与分层,完全不和被处理的物料发生化学反应,具有化学稳定性和热稳定性，无毒或毒性小，价廉易得等,（3）萃取剂回收的难易与经济性,7,5、液液萃取适用范围,（1） 原料液中各组分间的沸点非常接近，采用蒸馏方法很不经济；,（2） 料液在蒸馏时形成恒沸物，用普通蒸馏方法不能达到所需的纯度；,（3） 原料液中需分离的组分含量很低且为难挥发组分，若采用蒸馏方法须将大量稀释剂汽化，能耗较大；,（4） 原料液中需分离的组分是热敏性物质，蒸馏时易于分解、聚合或发生其它变化。,5、液液萃取适用范围,8,三、液液萃取流程与设备,（一）萃取流程,1、单级萃取,将萃取剂加入原料液中只萃取一,次的操作方式叫单级萃取,特点：单级萃取溶液达一次平衡，,故分离程度不高，只适用于溶,质在萃取剂中的溶解度很大或,溶质萃取率要求不高的场合。,2、多级萃取：原料经过多个串联的萃取器，并在每个萃取器中进行萃取操作，这种萃取方式叫多级萃取。,三、液液萃取流程与设备,9,（1）、多级错流萃取,原料液依次通过各级，新鲜溶剂则分别加入各级混合器中，前级的萃余相为后级的原料，传质推动力大,特点：萃取率比较高，但萃取剂用量较大，溶剂回收处理量大，能耗较大。,（1）、多级错流萃取,10,第八章萃取过程与设备ppt课件,11,（2）、多级逆流萃取,在第一级中加入料液，并逐渐向下一级移动，而在最后一级中加入萃取剂，并逐渐向前一级移动，料液移动的方向和萃取剂移动的方向相反。,萃取相,Extract,萃取剂,Solvent,料液,Feed,萃余相,Raffinate,1,2,3,N,（2）、多级逆流萃取萃取相萃取剂料液萃余相123N,12,特点：可用较少的萃取剂获得比较高的萃取率，工业上广泛采用。,第八章萃取过程与设备ppt课件,13,（二）萃取设备,萃取操作的设备包括混合设备和分离设备两类及兼有混合和分离两种功能的设备。,1、混合设备,传统的混合设备是,搅拌罐,，利用搅拌浆将料液和萃取剂相混和。其缺点为间歇操作，停留时间较长，传质效率较低。,较新的混合设备有下列三种。,（二）萃取设备,14,（1）混合管,一般为S形长管，萃取剂和料液从一端导入，混合体系从另一段导出；,管内流体必须呈完全湍流状态。,萃取的效率比搅拌罐高，连续操作。,（1）混合管,15,（2）喷嘴式混合器,原理：利用工作流体在一定压力下经过喷嘴以高速度射出，当流体流至喷嘴时速度增大，压力降低产生真空，这样就将第二种液体吸入达到混合目的。,适用于两液相易分散的情况,优点是体积小，结构简单，使用方便。,（2）喷嘴式混合器,16,（3）静态混合器,在混合管内安装正反螺旋相间隔的混合螺旋片元件，流体流动时，由于螺旋片作用，流体时而左旋时而右旋，混合效果较好。,适用于高黏度及黏度差较大的体系,。,（3）静态混合器,17,2、分离设备,（1） 管式离心机 P115,分离乳浊液的原理：转鼓由转轴带动旋转，从下部进入的乳浊液自下向上流动过程中，由于密度的差异，沿轴形成内外两层，外层为重液，内层为轻液，重液和轻液从顶部各自的溢流口排出,（2）碟片式离心机 P116,工作原理：碟片上开有小孔，乳浊液通过小孔流到碟片的间隙。在离心力作用下，重液沿碟片斜面沉降，并向转鼓内壁移动；轻液沿碟片向上移动，轻液和重液汇集后由各自的排出口排出。,2、分离设备,18,3、离心萃取机,（1）多级离心萃取机：,如三级离心萃取器：,有三级混合和分离装置；,每一级分三段，分别为,混合、分离和引出区；,萃取分离效果好；,处理量较小,重液：料液萃余相,轻液：萃取剂萃取相,3、离心萃取机,19,（2）连续逆流离心萃取机,卧式,离心萃取机：,工作原理：萃取机中有一个可水平转动的转鼓，转鼓内有许多层同心圆筒，每层筒面都均匀开有许多小孔；,轻液由外层的同心圆筒进入，重液由内层的圆筒进入,，转鼓高速旋转产生离心力，使重液由里向外，轻液由外向里流动，进行连续的逆流接触，最后由外层排出萃余相，由内层排出萃取相,（2）连续逆流离心萃取机,20,立式离心萃取机的结构及工作原理,P115,：,每个筒均在一端开孔，,单数筒的孔在下端，双数筒在上端,；圆筒外壁焊有,螺旋形的钢带,，将筒与筒之间的环形空间分隔成螺旋形通道；在转鼓的两端各有轻重液的进出口，重液进入转鼓后，沿螺旋形通道由内向外顺次进入各筒，最后由重液出口排出；轻液由主轴底部进入后，从中心管流至转鼓内壁，由外向内沿螺旋通道依次流过各筒，最后经出口排出。,立式离心萃取机的结构及工作原理P115：,21,四、超临界萃取,1、临界温度Tc,临界压力Pc,2、超临界流体（SCF）,超临界流体是指超过临界温度与临界压力状态的流体,超临界流体是介于气液之间的一种既非气态又非液态的物态，这种物质只能在其温度和压力超过临界点时才能存在。,P,SCF,G,L,S,T,四、超临界萃取PSCFGLST,22,3、超临界流体特质,具有接近液体的,密度,和类似液体的,溶解能力,-萃取能力强,具有接近气体的,黏度和扩散速度,-传质性能好,在临界点附近，压力和温度的微小变化可对溶剂的密度、扩散系数、表面张力、黏度、溶解度等带来明显的变化。,超临界状态下的流体对溶质的溶解度大大地增加了,4、超临界流体萃取基本思路：,利用超临界流体特殊性质，使之在高压条件下与待分离的固体或液体混合物进行接触，萃取出目的产物，然后通过降压或升温的办法降低超临界流体密度，从而使萃取物得到分离,3、超临界流体特质,23,5、超临界流体萃取工艺流程,超临界流体萃取过程基本上是由萃取阶段与分离阶段所组成的。,5、超临界流体萃取工艺流程,24,分离方法基本上可分为下列三种：,（1）等温法：,在一定温度下，使超临界流体和溶质减压，经膨胀、分离，溶质经分离槽下部取出，超临界流体经压缩机返回萃取槽循环使用。,（2）等压法：,经加热、升温使气体和溶质分离，从分离槽下部取出萃取物，超临界流体经冷却、压缩后返回萃取槽循环使用。,（3）吸附法：,在分离槽中，萃取相中的溶质被吸附剂吸附，超临界流体经压缩后返回萃取槽循环使用。,分离方法基本上可分为下列三种：,25,第八章萃取过程与设备ppt课件,26,超临界流体萃取法,液体溶剂萃取法,可选择萃取挥发性小的物质，生成超临界相,在要分离的原料中加入溶剂形成二相,萃取能力由T、P控制,萃取能力由温度及混合溶剂浓度控制，压力无影响,在常温，高压（530MPa）下操作，可处理对热不稳定的物质,都在常温、常压下进行,溶质、溶剂易于分离，改变压力温度即可溶质与溶剂,分离常用蒸馏法，存在对热稳定性问题,粘度小，扩散系数大，易达到相平衡,扩散系数小，有时粘度相当高,超临界相溶质浓度小,萃取相为液相，溶质浓度一般较高,超临界流体萃取法 液体溶剂萃取法可选择,27,