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 ^[1]  。

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 ^[2]  。

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温度分佈，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，但使用侷限性大，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温度分佈。所有方法存在的共性問題，就是為求解非線性方程組，需要編寫計算程序，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，無需研究解題程序，無需編程，自動計算兩種工藝下的最小溶劑用量、理論級數、各級濃度分佈和萃取率等參數，並對關鍵參數溶劑比優化，完成多級萃取模擬優化過程，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 ^[3]  。

(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)優化錯流溶劑比表明，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 ^[2]  。