单级萃取在三角形相图上表达单级萃取在三角形相图上表达原料液F第三节液一一液萃取过程的计算萃取操作设备不分为分级接触式和连续接触式两类的计算。在级式接触莘取过程计算中，无论是单级还是多级萃取操作，均假设各级为理论级，相和R相互为平衡。与蒸馅中的理论板相当。一个实际萃取级的分离能力达不到一个理论级，两者的差异用的图解计算（参图4-1-3P211-212）三角形相图上确定F连接线与FS线交于M点,与溶解度曲线萃取相E总物料衡算溶质A的物料衡算FXpMF各流股数量由杠杆定律求得：S=兰;)称溶剂比MSVF中不含S依据杠杆定律可写为同理，可得到E，和R的量，即：E，_F(XLR)一顷广乂)多级错流萃取的计算为进一步降低萃余相中的溶质浓度，可在上述单级萃取获得的萃余相中再次假如新鲜溶进萃取，如此多次操作即为多级错流萃取。若原料为A,B二元溶液，各级均用纯溶剂进行萃取(即S2)，由原料液流量F和一级的溶剂用量Si确定第一级混合液的组成点Mi,通过Mi作连接线EiRi，且由第一级物料部分互溶)依R1与S2的量确定混合液的组成点M2,过M2作连接线E于指定值为止，所作连接线的数目即为所需的理论板的数。溶剂总用量为各级溶剂用量之到一定的分离程度，溶剂的总用量为最少。二.直角坐标图图解法(组分B,互不相溶)设每一级的溶剂加入量相等，则各级萃取相中的溶剂均可视为常数，莘取相中只有A,两组分，萃余相中只有B,A两组分。这样可仿照吸收组成的表示方法，即溶解在萃取相和萃余相中的组成分别用质量比y(kgA/kg(kgA/kg表示，并又在Z—Y坐标图上用图解法求解理论级数。Si对第一萃取级作溶质A的衡算输入..•输入相F=A+BZF萃取相E=A+S)kgB整理得：ZF+乂)同理，对n级作溶质A的衡算得：上式表示离开任一级的萃取相组成y,与萃余相组成z“之间的关系称为：操作线方程斜率-殳为常数步骤图(P221)当上式z„这是通过点（z“-i，乂）点的直线方程。为第一级ZF所以始点坐标为（ZF，乂）即图4T8第二级zz=Z2-i...第一级萃取器中达到平衡，器中即&中，即萃余相中溶质A的质量比组成[kgA/kgB]为恒定值，即Zi不变。所以将萃余相R引出，进入第二级萃取器前，Zi始终与器内质量比一样。三、解析法若在操作条件下分配系数可视作常数，即分配曲线为通过原点的直线，则分配曲线即（E,R平衡点所组成的直线）分配曲线可用下式表示：y=kz以质量比表示相组成的分配系数。图4T7中第一级的相平衡关系为：]=K代入P221(4-14)式Zi平衡线斜率-——操作线斜率rnmV参阅本讲义P119mV同样对第二级作溶质A的恒算1+4依次类推，对第N级则有+(1+4广+(1+4*［二土））］等比数列前N相求和公式多级逆流接触萃取的计算多级逆流接触萃取操作一般是连续的，其分离效率高，溶剂用量较少，工业上广泛应用。.组分B部分互溶时的图解计算法1.在三角形坐标图上的逆级图解法R-Ei+i在三角形坐标土上给出溶解度曲线和辅助线。根据原料液和萃取剂的组成在图上定出FFS连线上定出和点M的位置。由规定的最终萃余相组成兀，在相图上确定R解度曲线交于点，此点即为离开第一级的萃取相组成点。根据杠杆规则，计算最终萃取相与萃余相的流量，即：Ei=MxEiR.i利用平衡关系和物料衡算，用图解法求理论级数在前图所示的第一级与第N级之间作总的物料衡算得：总输入Ei总输出对第一级作总物料衡算得：R+EI或F-EIR「E2对第二级作衡算：RiR2-E3依次类推对第N级作总物料衡算得：Rni上式表明：离开任意级的萃余相火，•与进入该级的萃取相Es之差为常数，以可视为通过每一级的“净流量”。由上式知，点为多条操作线上的共有点，称为操点分别为F与El，R2与E2流股的差点。故可任意延长两操作线，其交点即为点。通常有尸Ei与sRN的延长线焦点来确点的位置。点的位置与物系连接线的斜率，原料液的流量F和组成IF，萃取剂的用量S与组成最终萃余相组成工〃等系数有关，又能位于三角形左侧，也可位于右侧。2、x-y直角坐标上求解理论级数若萃取过程所需理论级数教多时，在三角形坐标上进行图解，由于各种关系线挤在一起,需理论级数。二.组分B完全不互溶时理论级数的计算当组分互不相溶时，直角坐标图图解法。1.在操作条件下，若分配曲线不为直线，一般在z-y直角坐标图中用图解法进行萃由平衡数据z-y直角坐标上绘出分配曲线。在z-y直角坐标上作出多级逆流萃取的操作线级之间对溶质作衡算得：总输入：BZF可参阅P221(4-14)式点开始，在分配曲线与操作线之间画阶梯，阶梯数即为所求理论级数。直至萃余相中组成z等于或低于指定值为止。2、在操作条件下，若分配曲线为通过原点的直线时，由于操作线也为直线，莘取因Kq子人=—为常数，用解析法求理论级数则参阅P139(2-70)用下式表达Jr”-*三.溶剂比(S/F)和萃取剂的最小用量和吸收操作中的汽液比(L/V)相似，在萃取操作中用溶剂比(S/F)来表示溶剂用量对设备费和操作费的影响。当完成同样的分离任务时，若加大溶剂比，则所需的理论级数可以减少。但回收溶剂所消耗的能量增加；反之，S/F愈小，所需的理论级数愈多，而回收溶剂所消耗的能量愈萃取剂的最小用量是指达到规定的分离程度，它需理论级数为无穷多。实际操作中萃取剂的用量必须大于此极限值。由三角形相图看出，S/F值愈小，操作线和连接线的斜率愈接近，所需的理论级数愈多，当萃取剂的用量减少至渤时，将会出现某一操作线和连接线相重合的情况，此时所需的理论级数为无穷多。S部的值可由杠杆规则求得。在直角坐标图上，当萃取剂用量减少时，操作线向分配曲线靠拢，在操作线与分配曲线之间所画的阶梯数(即理论级数)便增加；当萃取剂用量为最小值配曲线相交(或相切)，此时类似于精馅中图解理论板层数出现夹紧区一样，所需的理论级数为无穷多。代表操作线=B/S若采用不同的萃取剂用S】，S/mm(S『S2,Smn?，相应的操作线值愈小，所需的理论级数越多，S值为Sm/寸，理论级数为无穷多。萃取剂的最小用量可用下式计算，即：Sminmax微分接触逆流萃取在不少塔设备中，萃取相与莘余相呈逆流微分接触，两相中的溶质浓度沿塔高连续变化。塔径计算同吸收塔塔高计算有二中方法即理论级当量高度法及传质单元法。一.理论级当量高度法理论级当量高度：相当于一个理论级萃取效果的塔段高度，用HETS表示：h=n(HETS)萃取段的有效高度[m].n—-逆流萃取所需的理论级数。HETS—理论级的当量高度，m。HETS:是衡量传质效率的指标。若传质速率愈快，塔的效率愈高，则相应的HETS值愈小。和塔板效率一样，HETSo带回流的逆流萃取在逆流萃取操作中，最终莘取相中溶质的最高组成是与进料组成相平衡的组成。为了得 回塔内作为回流，这种操作称为回流萃取。一.以脱溶剂基表示的组成及流量的相平衡图 由于回流莘取通常需要教多的理论级数，若在三角形相图上进行计算，各种关系挤在一起, 难以 得到精确的结果。脱溶剂基相图可克服上述缺点。 脱溶剂基：液体的组成及流量均以(A+B)的量作为基准。因基准中不含溶剂S,所以 称为脱溶 混合液中溶剂S的脱溶剂组成为：N 纯组分S为萃取剂时，组分S 在萃取剂中的脱溶剂基组成为： 的数值范围均为o〜1,而N值的范围为1〜8。杠杆规则在脱溶剂基直角坐标图上同样适用。 二、回流莘取流程P216 图4-25 所示(NLN?为溶剂回收器) 回流莘取流程示意图 回流量Ro 与产品量之比 称为回流比上图中，第1 级底部与塔顶（不包括溶剂回收器间作组分（A+B）的衡算得： 凡”表示[kg（A+B）/h] 类推得：Ej-R -Rj=……=E，R：=ERO 式（1）为回流萃取设备增浓段的操作线方程说明增浓段内进入任一级萃取相流量于 离开该 级萃余相流量之差为常数，以表示。与多级逆流萃取一样，称为“净流量”, 坐标图上，点为诸操作线的公共交点，称为增浓段的操作点，具体位置由杠杆规则（或物料衡算）确定。 由（1）知，点E、R及共线。已假设） 基直角坐标图的横轴上，且也为流股夫（即Ro）的组成点。由第（1）（2）假设知， 溶质A 在流股E1及Ro中的组成相同，故E1 Ro线为过点Ro而垂直横轴的直线， 它与溶解度曲线的 校点为Ei，点在Ei Ro的延长线上。如下图所示。 围绕塔顶分离器Ni