错流萃取

萃取分离操作法

错流萃取是萃取分离操作法之一。萃取过程中使被处理水相溶液经过连续几次萃取，每次萃取都加入新鲜的有机溶剂，每经过一次萃取，称为一个萃取级。此法简单，得到的萃余水相较纯，在溶剂总量恒定情况下，级数愈多，萃取效率愈高。缺点是每个萃取级都要加入一份新的有机溶剂，并相应得到很多份萃取液，使被萃取物反萃和有机溶剂的回收工作量增大。仅适用于实验室中分离那些分配比及分离系数较大的体系。

基本概述

水相和有机相仅接触一次，往往达不到较完全的分离。在实际生产中，常常把若干个萃取器串联，组成所谓串级萃取，即多级萃取，使两相多次接触而提高分离效果。根据水和有机相流动的方式，将如下图这种流动方式的萃取成为错流萃取。

错流萃取的特点

下图所示为错流萃取的流程，每级加入新鲜萃取溶剂S。因料液F自第一级加入，其萃余相R1引入第二个萃取器，由于新鲜萃取溶剂S接触而再次进行萃取。依次进行，经过若干级萃取器，直到最后一级。由于各级均加入了新鲜萃取溶剂，萃取的传推动力大，能用较少的级数获得较好的效果，当βA/B很大时可得到纯B，但B的回收率低，有机相消耗大。

S-萃取溶剂；R-萃余相；X-萃余相中溶质A的含量；E-萃取相；Y-萃取相中溶质A的含量

错流萃取的物料平衡

由于萃取溶剂S与水相中的B不互溶或互溶度很小，顾可认为萃余相中只有组分A和B，而萃取相中只有组分A和S。萃取相E中溶质A的含量用质量比Y来表示，即指组分A与萃取溶剂S的质量比，kg/kg。萃余相R中溶质的含量质量比X表示，即指组分A与组分B的质量比，kg/kg。

假设进入各级的萃取溶剂S中含有少量溶质A（含量为Ys），根据上图各级进行物料平衡计算：

第一级：mBFXF+mS1YS=mBFX1+mS1Y1

即：Y1-Ys=-mBF(X1-XF)/mS1

第n级：Yn-Ys=-mBF(Xn-Xn-1)/mSn

该式为错流萃取操作线方程，它表示离开第n级的萃取相En中溶质A的组成Yn与萃余相Rn中溶质A的组成Xn之间的关系。式中，mBF—原料液中惰性组分的量，kg（或kg/h）；mSn—加入第n级中的溶剂量，kg（或kg/h）；Ys—溶剂中溶质A的含量；XF—原料液中溶质A的含量。

Y1，Y2…Yn——分别为第1，2…n级萃取相中溶质A的含量，kg/kg。

X1，X2…Xn——分别为第1，2…n级萃余相中溶质A的含量，kg/kg。

错流萃取的理论级数

错流萃取理论级数的确定可采用图解法。

即在直角坐标上，以系统的萃取平衡数据绘出平衡线0Q，根据原料液组成及溶剂组成确定C1点，以-mBF/mSF为斜率，自C1点交平衡线与D1点，D1（X1,Y1）为第一个理论机萃取相与萃余相的组成。再从点X1做直线X=X1交直线Y=Y0于C2点，自C2点以斜率作直线与平衡线相交于D2点，D2点坐标（X2，Y2）为第二个理论级的两相组成。依次作图，直到某直线与平衡线交点横坐标小于生产指标为止，重复作图的次数即为所需的理论级数。

下图是理论级数为3的图解确定过程。

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