第四章、萃取的习题解答Word版

第四章 萃取的习题解答

2．在单级萃取装置中,用纯水萃取含醋酸309毛(质量分数,下同)的醋酸一庚晦3棍合液1刷屿,要求萃余相中醋酸组成不大于1096。操作条件下的平衡数据见习题1。试求:")水的用量为若干公斤?(2)萃余相的量及醋酸的萃余率(即萃余相中的醋酸占原料液中醋酸的百分数)。

解： 由30%F x =在AB 边上确定'F .(见习题1附图1) 5联接'F S 过

由10%R x =在溶解度曲线上确定'R ,过'R 作联结线''R E 并与'F S 线交于'M ,则水的用量和萃余相的量可根据杠杆规则确定，即 （1） 水的用量S ''59

10001283'46

F M S F kg M S =?

=?= （2） 萃余相的量和萃余率 100012832283M F S k =+=+= ''29

2283807.482''

E M R M kg E R =?

=?=

所以萃余率＝'

'807.40.1

26.91%10000.3

R F Rx Fx ?==?

3. 在25℃下,用甲基异丁基甲酮(MBK)从含丙酮40%(质量分数)的水溶液中萃取丙酮。原料液的流量为1500kg/h 。试求:

(1)当要求在单级萃取装置中获得最大组成的萃取液时,萃取剂的用量为若干(kg/h)?

(2)若将(l)求得的萃取剂用量分作两等份进行两级错流萃取,试求最终萃余相的流量和组成。

(3)比较(1)(2)两种操作方式中丙酮的回收率(即萃出率)。 操作条件下的平衡数据见本题附表。

习题3附表1溶解度曲线数据(质量分数)

习题3附表2联结线数据(丙酮的质量分数)

解：根据附表数据绘溶解度曲线及辅助曲线如附图所示 （1）萃取剂用量

过S 作溶解度曲线的切线SE 并延长交AB 边于点'E ，过点E 作联结线ER 与

FS 交于点M ,利用杠杆规则求得 36

1500760/71FM S F kg h MS

=?

=?=

（3） 两级错流萃取的最终萃余相的组成和流量

每级溶剂的用量1

760380/2

S kg h =?=

由1S 和F 的流量确定1M ，且1M 150********/kg h =+= 过1M 作联结线11R E ,由杠杆规则确定1

R

111111

32

18801253/48E M R M kg h R E =?

=?=

联结1R S ,由1R 和1S 确定2M ,过2M 作联结线22E M 由杠杆规则确定第二级萃余相的流量2R ,即 222222

40

(1253380)1020/64E M R M kg h R E =?

=+?=

由图读得 20.18x =

（4） 两种操作方式中丙酮的萃取率 单级萃取： 0.31A y =

30

(1500760)1149/59RM E M kg h RE

=?

=+?=

丙酮的萃取率 11490.310.69469.4%15000.4

A A F Ey Fx ??=

===? 4. 在多级错流接触萃取装置中,以水作萃取剂从含乙醛6%(质量分数,下同)的乙醛一甲苯混合液中提取乙醛。原料液的流量为120kg/h,要求最终萃余相中乙醛含量不大于0.5%。每级中水的用量均为25kg/h 。操作条件下,水和甲苯可视作完全不互溶,以乙醛质量比组成表示的平衡关系为:Y=2.2X 。试在X-Y 坐标系上用作图法和解析法分别求所需的理论级数。

解：由题给条件可知 6/940.0638F x == 0.5/99.50.005n x == 0S Y = (1)120(10.06)113/F B F x kg h =-=?-= （1） 用作图法求理论级数

由平衡关系知，分配曲线为通过原点的直线，如本题附图QK 所示 操作线斜率为： 113

4.5225

B S -

=-=- 由F x 在横轴上确定点(0)S J Y =. 过点J 作斜率为 4.52-的操作线交分配曲线于点N ,点N 代表第一级所对应的萃取相与萃余相组成的坐标点，过点N 作x 轴的垂线交x 轴于点T ,过点T 做操作线，如此重复，

70.0035x =。即共需6.5个理论级。

（2） 解析法求理论级数

2.225

0.487113

m KS A B ?=

== 110.0638

ln ln 6.4ln(1)ln(10.487)0.005

F m n x n A x =

==++

5．将习题3的两级错流接触萃取改为两级逆流接触萃取,其他条件均相同,试求丙嗣的萃取率。

解：由题给条件知 1500/F kg h =，760/S kg h =, 0.4F x = 由习题3的平衡数据作溶解度曲线与辅助曲线，由已知量确定,F M 点 由于2x 为未知，故需试差法。即先假设2x ，若由作图求得的2x 与假设相符，则计算结果有效。

假设20.12x =，由此确定2R ,连接2R M ，延长后与溶解度曲线交于1E ,联结

1FE 与2SR ,两线近似平行，可按操作线平行试差。试差结果表明，原设20.12

x =正确，由图读得10.38y =。 根据杠杆规则 2121

34

(1500760)1302/59R M E M kg h R E =?

=+?=

丙酮的萃取率 1113020.38

0.82582.5%15000.4

A F E y Fx ??=

===? 6．在级式接触萃取器中用纯溶剂S 逆流萃取A 、B 棍合液中的溶质组分A 。原料液的流量为1000kg/h 其中A 的组成为0.30(质量分数,下同),要求最终萃余相中A 的质量分数不大于0.010采用的溶剂比(S/F)为0.8。操作范围内的平衡关系为

4

.075.0A A x y =

A S y y 04.1992.0-= A S x x 06.00099.0+=

试求所需的理论级数。

解：已萃取装置为对象做物料衡算 11.81800n F S F E R +===+ 组分A 1110000.30.01n n R E y ?=+ 组分B ,11,1800n S n S x R E y =+

式中 ,0.00990.060.010.0105n S x =+?= 1,1,0.992 1.04S A y y =- 联立以上各式，解得

11106/E kg h = 694/n R kg h = 1.0.265A y = 1.0.7164S y =

又由0.4

1.1,0.750.265A A y x == 解得 1.0.0742A x =

1.0.00990.060.07420.01435S x =+?=

对第一级列物料衡算及平衡关系式，得

211F E R E +=+

组分A 22,110000.30.074211060.265A E y R ?+=+? 组分B 22,10.0143511060.7164S E y R =+? 2,3,0.992 1.04S S y y =-

解得2861.2/E kg h = 1755.2/R kg h = 2.0.057A y =

又由0.42.2,0.750.057A A y x == 解得 2.0.00160.01A n x x =<=

两个理论级即可满足分离要求

7．某混合液含A 、B 两组分,在填料层高度为3m 的填料塔内用纯搭剂S 逆流萃取混合液中的组分A 。原料液流量为1500kg/h,其中组分A 的质量比组成为0.018,要求组分A 的回收率不低于90%,溶剂用量为最小用量的1.2倍,试求:(1)溶剂的实际用量,kg/h(2)填料层的等板高度HETS,取K A =0.855,再用解析法计算；(3)填料层的总传质单元数N OR 。

操作条件下的分配曲线数据如本题附表所示。组分B 、S 可视作完全不互溶。

习题7附表

解：由题给数据在X Y -坐标系中绘出分配曲线OP ,由图看出，

在操作条件下，分配曲线为过原点的直线。由于组分,B S 为完全不互溶，操作线也为直线。故可用对数平均推动x 法求解OR N

由题给条件知 0.018F X =, (10.9)0.0018n F X X =-=

1500

1473/110.018

F F B kg h X =

==++ （1） 求溶剂用量

由,F n X X 及0S Y =在X 轴上定出F 及n R 两点，过F 作X 轴的垂直线交分配曲线于'N 点，连接'n R N 线，此即最小溶剂用量的操作线。

max min 0.01540.9510.0180.9B S δ=

==? min max

1473

1150/0.951

B S kgs h δ=

=

= 所以min 1.2 1.215501860/S S kgs h ==?= （2） 等板高度HETS h HETS n

=

1??图解法求n

由

14730.7921860

B S ==，过n R 作操作线n R N ,在操作线与分配曲线之间作梯级，共需7个理论板。

2??解析法求n

0.8551860

/ 1.081473

m A KS B ?==

=

则 1111111ln (1)ln (1) 6.64ln ln1.08 1.0810.9 1.08F m m n m X n A A X A ????=

-+=-+=????-??

?? 取 7n = 所以：3

0.437

HETS m =

= （3） 传质单元数OR N

1??用对数平均推动x 法计算

由图读得*0.015F

X = *0n X = 则 *

10.0180.0150.003F F

X X X ?=-=-= *

20.018n n

X X X ?=-= 12120.0030.00180.0023490.003

ln ln

0.0018m X X X X X ?-?-?=

==?? 0.0180.0018

6.8960.002349

F m OR m X X N X --=

==?

2??用萃取因子法求解

11111111ln (1)ln (1) 6.89611/111/1.08 1.0810.9 1.08m m A m n A A A ????

?=-?+=-?+=????----???? 两种方法计算的结果一致

（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）