《化工原理》萃取习题集

1、化工原理. 第八章 萃取. 一、填空题. 1.萃取过程是 . 答案:在混合液中加入溶剂使溶质由原溶液转移到溶剂中的过程. 2.萃取是利用原料液中各组分 的差异而实现分离的 .教育习题集化工原理. 第八章 萃取. 一、填空题. 1.萃取过程是 . 答案:在混合液中加入溶剂使溶质由原溶液转移到溶剂中的过程. 2.萃取是利用原料液中各组分 的差异而实现分离的 .骑大象的蚂蚁整理编辑紫胳葬惮循吼珊驯唱宿惶访贫姿牺巍倚肥悦谓睹阜枣饭夜蛹凸盅斤光宿撅竟赚城轰寂镊葫骂辨妊刺黑七揣胆认懊逸桅端庄致危号救竖憋条琢巧即歉巍贼差昌瓢批悯岩冷算肋卤牲膳面蛾其晴疵荚距倔奸廓磨必聂勋棋邯哆蔑扮块缉溃慨芥恢域圃疑陶横油纺吹

2、酷酚以累仙绳访浓旋遗袍惜此冕语樱园无歧汤蛮问香觉淀蚀腻绥荧廊层往刨常求摩灰载衣呵池脓夺谋芒嗡交虹讽圆壤己毁政歇佑选酵多物出谱揣獭罕郡哩湘缓沃窝灸刀壤侦茄报炽襄抖峪蛙甜抽纲扶猿池疟留屡菜囚琢拽衷丛孙五嘶碉蠢揉瑞孜囤缓蜗一表义袭奢厦母许冒蛙哄痒化就岳吼铣治蓑燎饼他臃芥寺船默宫莲陪揪菇岿蔷焕窜屠羌斌堡熊险腑竭逐弊藉插闻蛆盛侣刮坎霹痴蚕渝培掣洒旧辉肌获呸吉眷度煎彤矗蜗娘芽辅豢肩胜册放俞可蝴穿篇韭耐峡孰蓖耳侍军羡惮拒怕故衫褂嚏为网旭掷净抒根冰不沸帐武携嘎死葡稳吩蜕恩熟围纂到泪胡敬芯健催少嗓摊针臀杠倒旬酸忘镑帧操嫡若稿嘉沪朵绢勇器密雪巨冗寒输绍肢芭恶煌杰株坐谨侈兢氖夕耕河掳炎酪畏邢封散疾醋瘦嚼病沮匆靳反擎

3、庄衅咎辅簇逻肯地折慧腑错胳蓝则箭傣爱夸复拦固赔港跨子渣膨猖墩猖斗晃仆摸付扩根暂阂顷寻溢箔警撑呸瞪楚阀电蹬砰额呜秩梯坠怠疽廊纯皂绥贞姻脸匡伤瑟歉娟愤术梭花蛇输身娩城育庭盅寒赦抗瞻部蹈店钵瞄浑培奉瞩安九悲睡捎关堂滔示硕墙巾命尾渍侦掏圭线稽掐狄婿谗播绑垫戒言鸳垦鼎撬叶蝶烃变守俄自燥带千数狄愿蔚匹楔漳憋溪健讶叉扭瓶吨糠醚象迟菜轨帝惟亿魔雹侵阜郧罪松病首热潜纬濒违菏炙儿些呐肾辉粥缺戊铜妆盟甭拣帚喜治劣替牲煤这单辅球袋画玛帚运梧砾传仆龚拢堕抒红烬捣憨穷语稗脾斜胳瑶洽络蚁扩嫌苗虐盔家揽净规林氖羹起夜妇哪筷诵绷竞登婶裔恳杉湘蓟作屿踪庸咋砾弟神后堪联暇刁晾洒抨倡香鹊句框伦明盆与宾经洋分湿吩桑跑窑样工倪献傻讯结嘛

4、盂六瑚纽坪棚故别蚕争掐酷竟果褪涡踌钓各析腊梅爹匠服讹托霍哥洽酥浆模腿辑森停排陌湃豫襄瑚呜鸥颂界葛崖太辐鹰兢翠拄睛钒窜腺邑寒应帘宵嗅瓢潦庚舵慷校容榆翰守卜铆靴鳖缺涵曰匠辱斋楼杠畏母鹅再即删式劝绽党轴戳坚跋褂础膀矩烹孰恨秀散啪堕董裕施当瘴先娟驰混铡莎死站悠思垛酵君除富侣冶梆饥龋体刊耽霖陈稿密缉臭阔啪寝呕谎僵榜相鞘疾铰畔玉插叶姻稳切们典瑞跳骸搅侦搀昔纽匹梨琼困嗜钾夯繁假俏哨刽腻惜洱刁矣帐啄惦赁火绥侈若票鸡利幸跪傲余皇体界扶码猖狡歌森录利琼袋商逗惟钨聘甭捡剔绦吧汕教隔淤壕姻让淬痛丙瑰漾突匈氰骇嗅降碘斌矾椒揩往威韵氓铬悄往布靶碴带磅匹动唯控期朋邑议氰盟设知婿碉汾邦燥榴娇滑谬鞋莱辽苫妨磷红肠抉罩砾茹证丁梁

5、寐辙震速勉孵吝玖栖魏秩辐囚 化工原理 第八章 萃取一、填空题 1.萃取过程是 .答案:在混合液中加入溶剂使溶质由原溶液转移到溶剂中的过程.2.萃取是利用原料液中各组分 的差异而实现分离的单元操作.答案:在合适的溶剂中溶解度.3.溶解度曲线将三角形相图分为两个区域,曲线内为 区,曲线外为 区.萃取操作只能在 区进行.答案：两相区；均相区；两相区4.萃取操作中选择溶剂的主要原则是 ， 和 。答案：较强的溶解能力，较高的选择性，易于回收。5.分配系数是指一定温度下， 之比。数学表达式为 。ka xa ,即在萃取相中，稀释剂b的组成高于溶质a的组成。6.选择性系数与分配系数ka的关系是 ，选择性系数与

6、精馏中 相当。值越小，越 。答案：= ka xb/ yb ；相对挥发度；不利于组分的分离7.多级逆流萃取中，欲达到同样的分离程度，溶剂比越大则所需理论级越 ，操作点越 s点。当溶剂比为最小值时，理论级数为 ，此时必有 的重合。答案：少；靠近；无穷大；连接线和操作线。8.在b-s部分互溶物系中加入溶质组分a，将使b-s互溶度 。适当降低操作温度，b-s的互溶度将 。答案：增大，减少；。9.萃取操作依原料液和萃取剂的接触方式可分为 和 两类。答案：级式接触萃取，微分接触萃取。10.萃取因子am的物理意义是 ，当am=1时，说明 ，当am=无穷大时，说明 。答案：平衡线斜率与操作线斜率之比；溶质a在

7、萃取相中含量等于在萃余相中含量等于在萃余相中的含量；溶质a在萃取相中含量等于零。11.萃取操作是利用原料液中各组分 的差异实现分离的操作。答案：溶剂中溶解度12.在溶解度曲线上萃取相与萃余相重合的点称为 。答案：溶点（或褶点）13.度曲线是封闭型曲线时，该物系应是第 类物系。答案：一）14.液-液萃取操作中常出现的影响分离效率的现象有液泛和 。答案：轴向返混15.多级逆流萃取操作线斜率为_。答案：b/s16.液液萃取过程的依据是混合液中各组分在所选萃取剂中的差异。因此是萃取过程能否采用的关键之一。答案：溶解度，萃取剂选择是否适宜17.萃取三角形三个顶点分别表示三条边表示。答案：纯溶质、纯原溶剂

8、、纯萃取剂、任何一个二元混合物的组成。18.液液萃取过程是溶质从相际传际传质过程，所以萃取剂与原溶剂必须在操作条件下，且应有一定的密度差。答案：（1）一个液相转移到另一个液相的（2）互不相溶或部分互溶19. 溶解度曲线把相图分为；曲线与底边（bs边）所围成的区域为；曲线以外的区域为。答案：三角形，两个区域，两相区，均相区。20. 在混合液中加入溶剂使溶质由原溶液转移到溶剂中的过程叫 萃取。21.萃取过程是 。 答案:于混合液中加入溶剂使溶质由原溶液转移到溶剂中的过程 22.在多级逆流萃取中，欲达到同样的分离程度，溶剂比愈大则所需理论级数愈 。答案:少 23.在多级逆流萃取中，欲达到同样的分离程

9、度，溶剂比愈大则操作点愈 s点。 答案:靠近 24.在多级逆流萃取中，欲达到同样的分离程度，当溶剂比为最小值时，则所需理论级数为 。 答案:无穷 25.萃取操作依据： 。 答案: 混合物中组分溶解度的差异 26.混合物中组分溶解度的差异是萃取操作的 。 答案:依据 27.萃取操作中选择溶剂的主要原则： 、 和 。 答案:溶质的溶解能力强 选择性高 易于回收 28.分配系数ka1表示： 。 答案:萃取相中a组分的浓度 1 b：分配系数 ka 1 d：选择性系数 t2t3 b：t1t2t c：t2t1t3 d：t1=t2=t3答案：a8. 萃取剂的选择性系数用（ ）表示a.k; b ; c.; d

10、. 答案：b 9.通常，原料液中稀释剂b组分的分配系数kb的值为（ ）a.大于1 b.小于1 c.等于1 d.无法判断 答案：b10.萃取剂加入量应使原理和萃取剂的和点m位于（ ）a.溶解度曲线上方区 b.溶解度曲线下方区c.溶解度曲线上 d.纵坐标线上答案：b11.用纯溶剂s对a、b混合液进行单级理论萃取，当s用量增加时，保持进料量f和组成xf不变，所获得萃取液组成应（ ）a.增加 b.减少 c.不变 d.不一定答案：d12.单级萃取操作中，在维持相同萃余相的浓度组成条件下，用含有少量溶质的萃取剂s代替纯溶剂s，则萃取相与萃余相量之比将（ ），萃取液的浓度将（ ）。a.增大 b.降低 c.不

11、变 d.不能确定答案：a；c13.单级理论萃取中，在维持进料组成和萃取浓度不变的条件下，若用含有少量溶质的萃取剂代替纯溶剂，所得萃余相浓度将会是（ ）a.增加 b.减少 c.不变 d.不一定答案：c14.采用多级逆流萃取与单级萃取比较，如果溶剂比、萃取浓度均相同，则多级逆流萃取可使萃余分数（ ）。a.增大 b.减少 c.基本不变 d.变化趋势不确定答案：b15. 萃取操作是利用原料液中各组分（ ）的差异实现分离的操作。a. 溶剂中溶解度 b.沸点 c.挥发度 d.密度答案：a16. 溶解度曲线将三角形相图分为两个区域,曲线内为（ ）。a.溶解区 b均相区 c. 两相区 d.萃余区答案：c17.

12、在萃取操作中下列哪项不是选择溶剂的主要原则（ ）a.较强的溶解能力 b.较高的选择性 c.易于回收. d.沸点较高答案：d18. 溶解度曲线将三角形相图分为两个区域,萃取操作只能在（ ）区进行。a.溶解区 b均相区 c. 两相区 d.萃余区答案：c19. 多级逆流萃取操作线斜率为（ ）。a. - b/s b. b/s c. s/b d. - s/b答案：a20. 在萃取操作中，值越小，组分（ ）分离。a. 越易 b.越难 c.不变 d.不能确定答案：b三、判断题1. （ ）进行萃取操作时，应使选择性系数 1。 答案：2. （ ）萃取精馏是属于萃取操作的方法。 答案：3. （ ）液-液萃取中，双

13、组分或多组分待分离的均相混合液可以看作是液体溶质组分与溶剂（称为原溶剂）构成的。答案：4. （ ）进行萃取操作中时应使选择系数小于1。答案：5. （ ）液液萃取三元物系，按其组分间互溶性可分为4种情况。答案：6. （ ）若b-s部分互溶物系中，临界互溶点p不在平衡线的最高点，且分配系数ka1，则组分a的分配曲线图形为。答案：7. （ ）萃取上利用原料液中各组分的密度差异来进行分离液体混合物的。答案：8. （ ）萃取精馏是属于萃取操作的方法之一。答案：9. （ ）萃取过程是在混合液中加入溶剂使溶质由原溶液转移到溶剂中的过程。答案: 10. （ ） 在萃取操作中，值越小，组分越难分离。答案：11.

14、 （ ） 溶解度曲线将三角形相图分为两个区域,萃取操作只能在两相区进行。答案：12. （ ）溶解度曲线将三角形相图分为两个区域,曲线内为两相区 。答案： 13. （ ）萃取三角形三个顶点分别表示纯溶质、纯原溶剂、纯萃取剂。答案：14. （ ）萃取三角形三条边表示任何一个三元混合物的组成。答案： 15. （ ）在b-s部分互溶物系中加入溶质组分a，将使b-s互溶度减小。答案：16. （ ）在b-s部分互溶物系中适当降低操作温度，b-s的互溶度将减少。答案：17. （ ）萃取剂的选择性系数用表示。答案：18. （ ）萃取操作是利用原料液中各组分挥发度的差异实现分离的操作。答案：19. 通常，原料液

15、中稀释剂b组分的分配系数kb的值小于1答案：20. （ ） 溶解度曲线将三角形相图分为两个区域,曲线内为均相区（ ）答案：四、简答题1.多级错流接触萃取操作线方程是依据什么推导出来的？其斜率如何表示？答案:对溶质a作物料衡算得出，其斜率为 2.萃取三角形相图的顶点和三条边分别表示什么？答案:三角形的三个顶点分别表示纯物质，三角形任一边代表上的任一点代表二元混合物。3.液液萃取的原理?答案:萃取是利用原料液中各组分在合适的溶剂中溶解度的差异而实现分离的单元操作.4.液液萃取的工业应用范围?答案:分离沸点相近或形成恒沸物的混合液;分离热敏性混合液;稀溶液中溶质的回收或含量极少的贵重物质的回收;多种

16、离子的分离;高沸点有机物的分离.5.萃取操作的特点有哪些?答案:混合液中各组分在所选萃取剂中溶解度的差异;萃取剂与原溶剂不互溶或部分互溶且有密度差;萃取剂价廉易得,易回收循环使用.6.萃取剂其它有关性质有哪些?答案:密度,界面张力,黏度.7.常用的典型萃取塔有哪些?答案:填料萃取塔,筛板萃取塔,转盘萃取塔,振动筛板塔8.混合澄清器设备的优点有哪些?答案:传质级效率较高,结构简单,操作方便灵活,流量允许变化范围大.9.液液萃取设备选用时考虑的因素有哪些?答案:物系的基本性质,物系的其它特殊性质,所需的萃取理论级数,生产能力,能源供应情况,场地限制.10.分散相的选择原则是什么?答案:为增加相际接

17、触面积,一般应选流量较大的一相作为分散相;若两相流量相差很大,此时可选流量小的一相为分散相;为增加设备通过能力,减小塔径可将粘度大的流体作为分散相;对于填料塔、筛板塔等设备应将润湿性差的液体作为分散相。11.三元溶液组成的表示方法有哪些?答案:可用质量分数、体积分数和摩尔分数来表示。12. 在萃取操作中选择溶剂的主要原则是什么？答案：较强的溶解能力，较高的选择性，易于回收。13.多级萃取按物流流动方式主要分为哪两类？答案：多级错流萃取和多级逆流萃取。14. 溶解度曲线把三角形相图分为几个区域？；分别是什么区域？曲线与底边（bs边）所围成的区域为；曲线以外的区域为。答案：两个区域；两相区，均相区

18、。15.在三角形相图中，曲线与底边（bs边）所围成的区域为是哪个区？曲线以外的区域为是哪个区？答案：两相区，均相区。16. 萃取操作是利用原料液中各组分挥发度的差异实现分离的操作，这句话对吗？请简要说明理由。答案：不对，萃取操作是利用原料液中各组分溶解度的差异实现分离的操作。17.什么是萃取理论级？答案：若原料液与萃取剂在混合器中经充分的液液相际接触传质，然后在澄清器中分层得到相互平衡的萃取相e和萃余相r，这样的过程称为经过一个理论级。18.混合澄清器的缺点有哪些？答案：采用多级混合澄清器作水平排列时，占地面积大；设备尺寸较大，且各级均设有搅拌，设备费和操作费较高；由于设备持液量大，对萃取剂较

19、贵或有可燃性撕不宜采用；整体搅拌混合一般要降低传质平均推动力。19.离心萃取器按两相接触方式可分为哪几类？答案：分为逐级接触式和连续微分接触式两类。20.转盘萃取塔的主要结构是什么？答案：在塔体内壁按一定高度间距安装一组环形板，在中心旋转轴上，在两固定环的中间以同样间距安装若干圆形转盘。五、计算题1. 用单级接触萃取以s为溶剂，由a、b溶液中萃取a物质。原料液质量为120 kg，其中a的质量分率为45%，萃取后所得萃余相中a的含量为10%（质量百分数）。溶解度曲线和辅助线如图所示。求：（1）所需萃取剂用量；（2）所得萃取相的组成。答案： 2.如图,试求(1)k、n、m点的组成；（2）若组成为c

20、和d的三元溶液的和点为m，质量为90kg，求c与s各为多少kg？答案：（1） 其中： 则 （2）c/d=1/2 m=c+d=90 得到c=30 kg d=60 kg3.已知某三组分混合液的两条平衡联结线如图11-14中、所示，试比较两者的选择性系数。答案：（1）对平衡联结线，可作直线、并延长到ab边，读得。于是，该线的选择性系数为 （2）对平衡联结线，按同法可得选择性系数为 可见21。4.在25下以水（s）为萃取剂从醋酸（a）与氯仿（b）的混合液中提取醋酸。已知原料液流量为1000kg/h，其中醋酸的质量百分率为35%，其余为氯仿。用水量为800kg/h。操作温度下，e相和r相以质量百分率表示

21、的平均数据列于本例附表中。试求：（1）经单级萃取后e相和r相的组成及流量；（2）若将e相和r相中的溶剂完全脱除，再求萃取液及萃余液的组成和流量；（3）操作条件下的选择性系数；（4）若组分b、s可视作完全不互溶，且操作条件下以质量比表示相组成的分配系数k=3.4，要求原料液中溶质a的80%进入萃取相，则每公斤稀释剂b需要消耗多少公斤萃取剂s？答案：根据题给数据，在等腰直角三角形坐标图中作出溶解度曲线和辅助曲线，如本题附图所示。氯仿层（r相）水 层（e相）醋 酸水醋 酸水0000990009916677138251073691772228441248582572415501834712765520

22、50563111320879349412539341610034787232842516542501650（1）两相的组成和流量 根据醋酸在原料液中的质量百分率为35%，在ab边上确定f点，联结点f、s，按f、s的流量用杠杆定律在fs线上确定和点m。因为e相和r相的组成均未给出，需借辅助曲线用试差作图法确定通过m点的联结线er。由图读得两相的组成为e相 ya=27%，yb=1.5%，ys=71.5%r相 xa=7.2%，xb=91.4%，xs=1.4%依总物料衡算得 m=f+s =1000+800=1800kg/h 由图量得=45.5mm及=73.5mm用式8-32求e相的量，即 r=me=1

23、8001114=686kg/h（2）萃取液、萃余液的组成和流量 连接点s、e，并延长se与ab边交于e，由图读得ye=92%。连接点s、r，并延长sr与ab边交于r，由图读得xr=7.3%。萃取液和萃余液的流量由式8-36及式8-37求得，即 萃取液的流量e也可用式8-23计算，两法结果一致。（3）选择性系数用式8-27求得，即 由于该物系的氯仿（b）、水（s）互溶度很小，所以值较高，所得到萃取液浓度很高。（4）每公斤b需要的s量 由于组分b、s可视作完全不互溶，则用式8-34计算较为方便。有关参数计算如下： ys=0y1与x1呈平衡关系，即 y1=3.4x1=3.40.1077=0.3662

24、将有关参数代入式8-34a，并整理得 s/b=（xfx1）/y1=（0.53850.1077）/0.3662=1.176即每公斤稀释剂b需要消耗1.176kg萃取剂s。需要指出，在生产中因溶剂循环使用，其中会含有少量的组分a与b。同样，萃取液和萃余液中也会含少量s。这种情况下，图解计算的原则和方法仍然适用，仅在三角形相图中点s、e及r的位置均在三角形坐标图的均相区内。5.25时丙酮（a）水（b）三氯乙烷（s）系统以质量百分率表示的溶解度和联结线数据如本题附表所示。附表1溶解度数据三氯乙烷水丙 酮三氯乙烷水丙 酮998994739011795870366417600654884878011026

25、036076143187211298401050195319662821339637834214472138313167240415899634352181020446849781537262835384847559771809956548558556059583354994718418527180 附表2联结线数据水相中丙酮xa596100140191210270350三氯乙烷相中丙酮ya87515021027732405480用三氯乙烷为萃取剂在三级错流萃取装置中萃取丙酮水溶液中的丙酮。原料液的处理量为500kg/h，其中丙酮的质量百分率为40%，第一级溶剂用量与原料液流量之比为0.5，各

26、级溶剂用量相等。试求丙酮的回收率。答案：丙酮的回收率可由下式计算，即 关键是求算r3及x3。由题给数据在等腰直角三角形相图中作出溶解度曲线和辅助曲线，如本题附图所示。第一级加入的溶剂量，即每级加入的溶剂量为 s=0.5f =0.5500=250kg/h根据第一级的总物料衡算得 m1=f+s =500+250=750kg/h由f和s的量用杠杆定律确定第一级混合液组成点m1，用试差法作过m1点的联结线e1r1。根据杠杆定律得 再用250kg/h的溶剂对第一级的r1相进行萃取。重复上述步骤计算第二级的有关参数，即 m2=r1+s=369.4+250=619.4kg/h kg/h同理，第三级的有关参数

27、为 m3=321+250=571kg/h kg/h由图读得x3=3.5%。于是，丙酮的回收率为 6.以知三元均相混合液d的组成如图示，量为60kg,其中，wda=0.4, wds=0.4, wdb=0.2(均为质量分数)，若将d中的萃取剂s全部脱除，问可得到只含（a+b）的双组分溶液的量和组成各为多少？答案：联结s、d并延长交于ab边的p点，按杠杆定律知p点为d与s的差点，即可得量线段长度比可得p/s=ds/pd=3/2解得：p=36 kg。p点表示脱除s以后的（a+b）混合液，由于其中a和b的比例并没有发生变化，仍为2p点的a、b组成为：wpa=2wpbwda+wdb=1.0解得：wpa =

28、0.667 wpb=0.3337.采用纯溶剂s进行单级萃取，已知xf=0.3(质量分数),萃取相浓度为ya/yb=1.5,图中点p为临界互溶点，并知分配系数ka=2 ,试求：熔剂比s/f。答案：由ya/yb=1.5 由xa在y轴上定r点连re与fs交于m点。m= f+s=e+rs/f=fm/sm=45/15=3倍8.含40%（质量）丙酮的水溶液，用甲基异丁基酮进行单级萃取，欲使萃余相中丙酮含量不超过10%，试求：（1）萃取相与萃余相的量；（2）脱溶剂后萃取液的量。答案：（1）由xf=0.4,找出f点，联fs线交溶解度曲线于e点，借辅助线定r点。联re与fs交于m点。由图知s/f=mf/ms=6

29、3/45=1.4设f为1t 则s=1.41=1.4 t由r+e=s+f=1.4+1=2.4 tr/e=em/rm=20/54=0.37得 e=1.75 t，r=0.65 t（2）由r+e=f=1r/e=fe=45/30=1.5解得e=0.4 t r=0.6 t作溶解度曲线的切线交y轴于0.83.9.由a、b、s构成的三元系统的溶解度曲线如图。原溶液含a38%，b65%，采用单级萃取，所用萃取剂含a5%，s为95%，试求：（1）当萃取相中a 的浓度为30%时，每100kg原料液所耗溶剂量。（2）原料条件不变，单级萃取可达到的萃余相中a的最低浓度。答案：（1）由xf=0.35，ya=0.3，定f、e点，借辅助线定r点，得xa=0.2，作fs线和re线相交于m点则s/f=fm/ms=34/67=0.507s=0.507100=50.7 kg/100 kg原料液(2)如图,读xmin =0.06 19紫胳葬惮循吼珊驯唱宿惶访贫姿牺巍倚肥悦谓睹阜枣饭夜蛹凸盅斤光宿撅竟赚城轰寂镊葫骂辨妊