8.3 部分互溶物系的萃取计算 8.3.1 单级萃取 (1) 流程 单级萃取流程示意图 mF, xF mS xE, y 混合器 mM, z 8.3 部分互溶物系的萃取计算 8.3.1 单级萃取 (1) 流程 mF, xF 混合器 澄清槽 mS mM, z xE, y mR, x 单级萃取流程示意图

◇ 原料液与溶剂一次性接触。 （2）特点 ◇ 萃取相与萃余相达到平衡。 （3）计算 已知原料液的处理量及组成（生产工艺给定），计算： ◇ 原料液与溶剂一次性接触。 ◇ 萃取相与萃余相达到平衡。 （3）计算 已知原料液的处理量及组成（生产工艺给定），计算： 操作型：给定S 的用量mS 及组成，求萃取相E与萃余 相R的量mE 和mR 及组成 y、x。 设计型：根据给定的原料液F及规定的分离要求， 求溶剂S用量。

a）依S的用量 mS 及 F 的量 mF 和组成 xF 确定和点M： ① 操作型计算求解方法 a）依S的用量 mS 及 F 的量 mF 和组成 xF 确定和点M： A B K S M F

b）确定E，R的量及组成 采取图解试差法确定E，R的组成。 由杠杆定律确定E和R的量： A 单级萃取图解法 B K E R S M F

c) 确定萃取液与萃余液的组成及量 脱除溶剂量为： A A 单级萃取图解法 B K E R S R’ E’ M F 单级萃取图解法 B K

② 设计型计算求解方法 一般规定萃余相R的x或萃余液R’的x’. 解法：由R得到E，连接F、Ｓ得交点Ｍ； 溶剂用量： A B K E R S R’ M F 单级萃取图解法 B K E R S R’ E’ M F A 溶剂用量： 进而，得到萃取液、萃余液的量和组成。

（3） 最大溶剂用量及最小溶剂用量 当 mS=mSmin时 增加S，则Ｍ靠近 S，当M点达到Ｅ1时混溶， 故Ｍ位于Ｅ1时的溶剂用量为 mS max。 减小S，则Ｍ靠近 F，当Ｍ达到R2时混溶， 故Ｍ位于R2时的溶剂用量为 mS min。 溶剂用量对单级萃取的影响 A B E S R E1 M F x E2 R2 R1 当 mS=mSmax 时 当 mS=mSmin时 单级萃取的溶剂范围：mSmin< mS < mSmax

过S点作溶解度曲线的切线得点E， （4）萃取液的最大浓度 当S=Smin时，E的浓度yA最大，但y’A一般不是最大。 求得R，得M点，于是得： A B E2 S F R2 M E’2 E’ y’max y’2 图解萃取液的最大组成 E1 R1 1.0

萃取液的最大浓度确定: A B E2 S F R2 M E’2 E’ y’max y’2 图解萃取液的最大组成 E1 R1 1.0

注意： 如果M点在两相区外相交，说明超出萃取范围，不能进行萃取操作，由R1点确定的溶剂用量为该操作条件下的最小溶剂用量m S,min。 A B S E1 F E R R1 M’ y’A

8.3.2 多级错流萃取 （1）流程 多级错流萃取流程图 qmR’n qmSE qmE’n qmS1 qmRi qmEi qmRi-1 8.3.2 多级错流萃取 （1）流程 qmR’n 多级错流萃取流程图 qmSE qmE’n qmS1 qmRi qmEi qmRi-1 qmEN qmR1 qmE2 qmF,xF qmE’ qmE1 qmRN qmSn qmSi qmS2 qmR2 qmRn-1

（2）特点 △　溶剂耗量较大，溶剂回收负荷增加, △　设备投资大。 （3）计算 ① 设计型计算 已知： qmＦ、xF， 规定各级qmＳ量， 求：达到一定的分离要求所需的理论级数Ｎ。 ② 操作型问题 已知：理论级数 估计：分离能力。 说明：解决方法基本相同。

多级错流萃取图解计算： 多级错流萃取 A B K E1 R1 S F E2 R2 E3 R3 E4 R4 M4 M3 M2 M1

8.3.3 多级逆流萃取 （1）流程 多级逆流萃取流程图 qmSR qmR’ qmRN qmS qmRi qmEi+1 qmRi-1 8.3.3 多级逆流萃取 （1）流程 多级逆流萃取流程图 qmSR qmR’ qmRN qmS qmRi qmEi+1 qmRi-1 qmEi qmR2 qmE2 qmF,xF qmE’ qmE1 qmSE

即Ei和Ri平衡，若能确定Ri 组成 xi 和 E i+1 组成 yi+1之间的关系， 即可求得理论级数（逐级计算) 。 （2）特点 连续逆流操作，分离程度较高。 （3）计算 设计型问题：已知S的组成，qmF、xF, 规定 qmS/qmF （溶剂比）和分离要求，求 N 。 解决方法：每级内平衡。 i R i-1 E i+1 Ri Ei 即Ei和Ri平衡，若能确定Ri 组成 xi 和 E i+1 组成 yi+1之间的关系， 即可求得理论级数（逐级计算) 。

说明：M点是F、S的和点，也是E1、RN的和点。 ① 三角形相图图解法 a）总物料衡算 说明：M点是F、S的和点，也是E1、RN的和点。 A B E1 RN S M F R’N 利用杠杆定律： 注意: E1和 RN 不是共轭相。

…………………… 此式说明：各级间的物流之差为一常数， b）各级的物料衡算 第一级 第二级 第 N级 于是： 且D为各级物流的公共差点（极点）。

c）逐级图解过程 已知F、S可确定M，由M、RN可确定E1。

由E1通过平衡关系确定R1，R1和D连线确定E2 ,

多级逆流萃取图解法 如此交替直至萃余相组成小于规定要求，则N为理论级数。

② 利用分配曲线 N较多时，三角形相图内作图不准确。 a）画分配曲线； b）画操作线； 过D点画级联线，求得 …… c）画梯级得理论级数。

（4）溶剂比对操作的影响 ① 溶剂比和最小溶剂比 定义：溶剂比=qmS/qmF 说明：溶剂比的变化，引起差点D的变化，导致理论级数的变化。

可见： 三角形相图右侧，净物流向左流动。 D点移到无穷远时D=0，级联线互相平行。 三角形相图左侧，净物流向右流动。 ◆ qmS/qmF 较大， M→S， E1为F和D的和点，D点在 三角形相图右侧，净物流向左流动。 ◆ qmS/qmF减小，M→F ，E1升高，D点远离S。 D点移到无穷远时D=0，级联线互相平行。 ◆ qmS/qmF 再减小，F为E1和D的和点，D点落在 三角形相图左侧，净物流向右流动。

分配曲线 操作线 1 3 2 P xF y 溶剂比对操作线的影响

② 最小溶剂比的求法 的位置，既和平衡关系有关，又和分离要求有关。 夹紧点与Dmin的关系：

最小溶剂比的确定： 操作范围内的联结线延长，与RNS相交， D点在右侧，则取离S最近的点； D点在左侧，则取离S最远的点。

RN F E1 M 连接F、Dmin点，与溶解度曲线相交于E1点， 则RNE1与FS的交点为和点M。 最小溶剂比：

8.3.4 微分接触式逆流萃取 实际溶剂比的确定： 实际溶剂比取最小实际溶剂比的倍数。 多级错流萃取与多级逆流萃取的比较： ◆ 分离要求、溶剂一定时：多级逆流萃取比多级错流萃取板数少。◆板数一定时：多级逆流萃取比多级错流萃取溶剂用量少。 ◆ 生产上多采用逆流萃取操作。 8.3.4 微分接触式逆流萃取 指：萃取相和萃余相逆流微分接触，使两相中的溶质浓度沿流 动方向发生连续的变化。 完成规定分离要求所需塔高或填料层高度的计算。

H （1）理论级当量高度法 理论级当量高度Hth：与物系、操作条件和设备形式有关， 其值由实验确定。 （2）传质单元数法 取微元高度dH 微元接触式逆流萃取示意图 （2）传质单元数法 取微元高度dH