多級萃取

多級萃取

多級萃取是指在多級串聯的設備中進行多級萃取的方法。每級包括一萃取室和一再萃取室。在萃取室中給予體相與萃取劑進行接觸,後者在再萃取室中與接收體相接觸時被再萃取。萃取劑在同一級中以適宜方式對給予體相和接收體相呈交叉流動,而給予體相和接受體相呈逆流流過某些或全部級。

簡介

多級萃取是指在多級串聯的設備中進行多級萃取的方法。每級包括一萃取室和一再萃取室。在萃取室中給予體相與萃取劑進行接觸,後者在再萃取室中與接收體相接觸時被再萃取。萃取劑在同一級中以適宜方式對給予體相和接收體相呈交叉流動,而給予體相和接受體相呈逆流流過某些或全部級 。

多級萃取工藝

多級萃取工藝包括逆流和錯流流程。一與單級萃取比較,其傳質過程和計算顯然要複雜的多。無論是操作型計算,還是設計型計算,均涉及多元非線性問題求解。故此,迄今為止,人們對它的認知還不能真正理論化、定量化。在設計操作方案、確定操作參數、設計萃取設備時,更多的是依賴於經驗或實驗。雖然,在利用計算機進行萃取過程的模擬中,也先後提出了以平衡級為基礎的多種算法,如單循環和雙循環流址加和法、Bennett改進的牛頓一拉夫森法、郭天民提出的S-BNR聯合法及趙文生等提出的改進新松馳法等 。

Excel模擬最佳化多級萃取工藝

流量加合法計算簡單,對大多數萃取塔都能收斂。但其穩定性隨萃取級數的增加而惡化。改進新松馳法適用於多股進料、多股出料和多箇中間換熱的液一液萃取過程,能夠準確確定萃取塔內的溫度分布,收斂速度快,穩定性好。但計算過程非常複雜。牛頓-拉夫森法穩定性好,收斂速度快,但對初值的提出要求很高,需多次求解偏導數,耗時。SR-BNR聯合法對初值要求不高,收斂迅速,且收斂精度較高,但使用局限性大,很多大萃取體系不適用。改進新松馳法收斂快,穩定性好,能合理描述萃取中的溫度分布。所有方法存在的共性問題,就是為求解非線性方程組,需要編寫計算程式,研究具體的算法。這為指導生產和教學帶來了極大的不便。而用逐級計算法,藉助於Excel自動計算的強大功能,無需研究解題程式,無需編程,自動計算兩種工藝下的最小溶劑用量、理論級數、各級濃度分布和萃取率等參數,並對關鍵參數溶劑比最佳化,完成多級萃取模擬最佳化過程,為指導實際的工業生產和相關專業學生的教與學帶來極大的方便 。

總結

(1)利用Excel的自動計算功能,用逐級計算法獲得多級萃取工藝重要的工藝參數和結果,代替了傳統的圖解法,也避免了編程工作。這一方法可大大方便指導生產和教學。

(2)最佳化錯流溶劑比表明,各級平均分配總溶劑用量,可減少總溶劑用量5. 88%。由此證明了 “錯流時各級溶劑量相等較為合理”的結論。

(3)相對於錯流操作,達到同樣的萃取要求,逆流操作取實際溶劑比為1. 38倍最小溶劑比,可提高萃取相濃度8. 5百分點,降低萃取相流率約1/2,減少萃取劑用量2/3。因此就技術和經濟而言,逆流操作遠遠優於錯流操作,是實際萃取操作應該首選 。

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