第八章萃取过程与设备一、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：3、特点①传质速度快，生产周期短，便于连续操作，容易实现自动控制；②分离效率高，生产能力大；③能量消耗少，设备投资费用不高；④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。2、基本概念料液：萃取剂：溶质：稀释剂：萃取相：萃余相：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①要求萃取剂与被分离混合物有较大的密度差②界面张力要适中③萃取剂的粘度低，有利于两相的混合与分层④完全不和被处理的物料发生化学反应⑤具有化学稳定性和热稳定性，无毒或毒性小，价廉易得等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。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。（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。（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。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。（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。（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。（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。（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。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。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（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