錯流萃取

錯流萃取

錯流萃取是萃取分離操作法之一。萃取過程中使被處理水相溶液經過連續幾次萃取，每次萃取都加入新鮮的有機溶劑，每經過一次萃取， 稱為一個萃取級。此法簡單，得到的萃余水相較純，在溶劑總量恆定情況下，級數愈多，萃取效率愈高。缺點是每個萃取級都要加入一份新的有機溶劑，並相應得到很多份萃取液，使被萃取物反萃和有機溶劑的回收工作量增大。僅適用於實驗室中分離那些分配比及分離係數較大的體系。

基本介紹

  • 中文名：錯流萃取
  • 外文名：cross-current extraction 
  • 優點：簡單，得到的萃余水相較純
  • 缺點：萃取物反萃工作量較大
  • 適用：實驗室分離
  • 領域：化工原理
基本概述,錯流萃取的特點,錯流萃取的物料平衡,錯流萃取的理論級數,

基本概述

水相和有機相僅接觸一次，往往達不到較完全的分離。在實際生產中，常常把若干個萃取器串聯，組成所謂串級萃取，即多級萃取，使兩相多次接觸而提高分離效果。根據水和有機相流動的方式，將如下圖這種流動方式的萃取成為錯流萃取。
錯流萃取錯流萃取

錯流萃取的特點

下圖所示為錯流萃取的流程，每級加入新鮮萃取溶劑S。因料液F自第一級加入，其萃余相R1引入第二個萃取器，由於新鮮萃取溶劑S接觸而再次進行萃取。依次進行，經過若干級萃取器，直到最後一級。由於各級均加入了新鮮萃取溶劑，萃取的傳推動力大，能用較少的級數獲得較好的效果，當βA/B很大時可得到純B，但B的回收率低，有機相消耗大。
錯流萃取流動方式錯流萃取流動方式
S-萃取溶劑；R-萃余相；X-萃余相中溶質A的含量；E-萃取相；Y-萃取相中溶質A的含量

錯流萃取的物料平衡

由於萃取溶劑S與水相中的B不互溶或互溶度很小，顧可認為萃余相中只有組分A和B，而萃取相中只有組分A和S。萃取相E中溶質A的含量用質量比Y來表示，即指組分A與萃取溶劑S的質量比，kg/kg。萃余相R中溶質的含量質量比X表示，即指組分A與組分B的質量比，kg/kg。
假設進入各級的萃取溶劑S中含有少量溶質A（含量為Ys），根據上圖各級進行物料平衡計算：
第一級：mBFXF+mS1YS=mBFX1+mS1Y1
即：Y1-Ys=-mBF(X1-XF)/mS1
第n級：Yn-Ys=-mBF(Xn-Xn-1)/mSn
該式為錯流萃取操作線方程，它表示離開第n級的萃取相En中溶質A的組成Yn與萃余相Rn中溶質A的組成Xn之間的關係。式中，mBF—原料液中惰性組分的量，kg（或kg/h）；mSn—加入第n級中的溶劑量，kg（或kg/h）；Ys—溶劑中溶質A的含量；XF—原料液中溶質A的含量。
Y1，Y2…Yn——分別為第1，2…n級萃取相中溶質A的含量，kg/kg。
X1，X2…Xn——分別為第1，2…n級萃余相中溶質A的含量，kg/kg。

錯流萃取的理論級數

錯流萃取理論級數的確定可採用圖解法。
即在直角坐標上，以系統的萃取平衡數據繪出平衡線0Q，根據原料液組成及溶劑組成確定C1點，以-mBF/mSF為斜率，自C1點交平衡線與D1點，D1（X1,Y1）為第一個理論機萃取相與萃余相的組成。再從點X1做直線X=X1交直線Y=Y0於C2點，自C2點以斜率作直線與平衡線相交於D2點，D2點坐標（X2，Y2）為第二個理論級的兩相組成。依次作圖，直到某直線與平衡線交點橫坐標小於生產指標為止，重複作圖的次數即為所需的理論級數。
下圖是理論級數為3的圖解確定過程。
理論級數為3級的錯流萃取理論級數為3級的錯流萃取

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