萃取的习题解答

1、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xF 30%在AB边上确定F.(见习题1附图1) 5联接FS过由Xr 10%在溶解度曲线上确定R,过R作联结线RE并与FS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 TOC o 1-5 h z - FM 59S F1000 1283 kgM S46(2)萃余相的量和萃余率M F

2、S 1000 1283 2283kEM 29R M2283 807.4kgER82所以萃余率= 牛 807.4 0.1 26.91%FXf1000 0.33.在25c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)内酮(A)水

3、(B)MIBK(S)内酮(A)水(B)MIBK(S)02740124习题3附表2联结线数据(丙酮的质量分数)水层M旧K层水层M旧K层解：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c FM36S F 1500760 kg/hMS71(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S - 760 380kg / h2由Si和F的流量确定Mi ,且Mi 1500 380 1880kg/h过Mi作联结线R1E1,由杠杆规则确定R1E1MlKE321880 一481253kg/h联

4、结RiS,由R和Si确定M 2，过M 2作联2线E2M 2由杠杆规则确定第二级萃余相的流量R2，即E2M2RE2(1253 380)40641020kg/h由图读得X20.18(4)两种操作方式中丙酮的萃取率单级萃取：yA 0.31RM30E M - (1500 760) 1149kg/h丙酮的萃取率A 旦1149 0.31 0.694 69.4%Fxf 1500 0.44.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。%每级中水的用量均为25kg/h。操作条件下，水和甲苯可

5、视作完全不互 溶，以乙醛质量比组成表示的平衡关系为：丫=。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Xf 6/94 0.0638Xn 0.5/99.5 0.005YS 0B F(1 xF) 120 (1 0.06) 113kg/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：旦 1134.52S 25由xf在横轴上确定点J(Ys 0).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，X7 0.003

6、5。即共需个理论级（2）解析法求理论级数AmKS 2.2 25百 1130.4871. Xfn ln 一ln(1Am)Xnln(10.487)In0.06380.0056.4.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F 1500kg/h , S 760kg/h, xF 0.4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X2为未知，故需试差法。即先假设 X2,若由作图求得的X2与假设相符，则计算结果有效。假设X2 0.12 ,由此确定R2，连接R2M ,延长后与溶解度曲线交于Ei，联结FEi与SR,两线近似平行，可

7、按操作线平行试差。试差结果表明，原设X2 0.12正确，34760) - 1302kg / h59由图读得y1 0.38。根据杠杆规则Ei M RM （1500R2E10.825 82.5%丙酮的萃取率AFxf 1500 0.4.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Ao原料 液的流量为1000kg/h其中A的组成为（质量分数,下同），要求最终萃余相中A的质 量分数不大于采用的溶剂比（S/F）为。操作范围内的平衡关系为y 0.75xA4y 0.992 1.04 yAXs 0.0099 0.06xa试求所需的理论级数。解：已萃取装置为对象做物料衡算F S 1,8F 180

8、0 E1 Rn组分 A 1000 0.3 0.01RnEiyin组分 B 1800 Xn,sRn E1y1,s式中xn,s 0.0099 0.06 0.01 0.0105y1,s 0.992 1.04y1,A联立以上各式，解得E1 1106kg/hRn 694kg/h y1.A 0.265y1.s 0.7164又由 y1.A 0.75x1： 0.265 解得 x1.A 0.0742x1.s 0.0099 0.06 0.0742 0.01435对第一级列物料衡算及平衡关系式，得F E2 R1 E1组分 A 1000 0.3 E2y2,A 0.0742R1 1106 0.265组分 BE2y2,s

9、 0.01435 R1 1106 0.7164y2,s0.992 1.04 y3,s解得 E2 861.2kg/h R1 755.2kg/h y2.A 0.057又由 y2.A 0.75x0,； 0.057 解得 X2.A 0.0016 Xn 0.01两个理论级即可满足分离要求.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Ao原料液流量为1500kg/h,其中组分A的质量比组成为，要求 组分A的回收率不低于 90%,溶剂用量为最小用量的倍，试求:(1)溶剂的实际用 量,kg/h(2)填料层的等板高度HETsMKa=再用解析法计算；(3)填料层的总传质单

10、 元数Nor。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X/(kgA/kgB)Y(kgA/kgs)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Nor由题给条件知XF 0.018,Xn XF(1 0.9) 0.00181500 1473kg/h1 0.018(1)求溶剂用量由 XF，Xn 及Ys0在X轴上定出F及Rn两点，过F作X轴的垂直线交分配曲线于N点，连接RnN线，此即最小溶剂用量的操作线。maxBSmin0.01540.9510.

11、018 0.9Sminmax14731150kgs/h0.951所以 S 1.2Smin1.2 1550 1860kgs/h(2)等板高度HETSHETS h1图解法求-B 1473IS 18607个理论板。0.792 ,过作操作线RnN，在操作线与分配曲线之间作梯级， 共需2解析法求nAm KS/B0.855 1860 , “1.081473贝 n 1 ln 1nAm(1 )Xln (1 )6.64Am XnAmln1.081.08 1 0.91.083 所以：HETS 0.43m7(3)传质单元数Nor1用对数平均推动x法计算由图设得Xf 0.015 Xn 0则X1Xf Xf 0.018 0.015 0.003*