(12)-萃取习题及解答化工原理绪论化工原理

萃取习题及解答出下表中序号1、4、7的选择性系数。丙酮（A）—水（B）—三氯乙烷（S）在25℃下的平衡数据（质量％）序号水相三氯乙烷相％A％B％S％A％B％S15.9693.520.528.750.3290.93210.0089.400.6015.000.6084.40313.9785.350.6820.780.9078.32419.0580.160.7927.661.3371.01527.6371.331.0439.392.4058.21635.7362.671.6048.214.2647.53746.0550.203.7557.408.9033.70解：①β=(yA/xA)/(yB/xB)=(8.75/5.96)/(0.32/93.52)=429.06④β=(yA/xA)/(yB/xB)=(27.66/19.05)/(1.33/80.16)=87.51⑦β=(yA/xA)/(yB/xB)=(57.40/46.05)/(8.90/50.20)=7.032、现有含15％（质量）醋酸的水溶液30kg，用60kg纯乙醚在25℃下作单级萃取，试求：（1）萃取相、萃余相的量及组成；（2）平衡两相中醋酸的分配系数，溶剂的选择性系数。在25℃下，水（B）-醋酸（A）-乙醚（S）系统的平衡数据如下表（均以质量％表示）水层乙醚层水醋酸乙醚水醋酸乙醚93.206.72.3097.788.05.16.93.63.892.684.08.87.25.07.387.778.213.88.07.212.580.372.118.49.510.418.171.565.023.111.915.123.661.355.727.916.423.628.747.7解：（1）①作溶解平衡曲线，并作几条连结线②作F点，连结FS，测量其长度③求作M点，F+S=M，/=S/F=60/30=2，故M三等分FS，且靠近S④过M点作平衡连结线，得萃取相E和萃余相R的组成点⑤量出线段RE、ME长度R/E=/R=M*/RE=26.4kgE=M-R=63.6kg⑥从图上读出：萃取相EyA=0.048yB=0.040ys=0.912萃余相RxA=0.063xB=0.860xS=0.077（2）kA=yA/xA=0.048/0.063=0.762β=(yA/xA)/(yB/xB)=（0.048/0.063）/（0.040/0.860）=16.3813、醋酸水溶液100kg，在25℃下用纯乙醚为溶剂作单级萃取，原料液含醋酸χƒ=0.20，欲使萃余相中中醋酸χA=0.1（均为质量分率）。试求：（1）萃余相及萃取相的量和组成；（2）溶剂用量S。已知25℃下物系的平衡关系为УA=1.356χA1.201УS=1.618-0.6399e1.96УAχS=0.067+1.43χA2.273式中УA——与萃余相醋酸浓度χA成平衡的萃取相醋酸浓度；УS——萃取相中溶剂的浓度；χS——萃余相中溶剂的浓度；УA，УS，χS均为质量分数。解：a.χA=0.1УA=1.356χA1.201=0.085УS=1.618-0.6399e1.96УA=0.862χS=0.067+1.43χA2.273=0.075b.作溶解度平衡曲线，找出萃余相萃取相的组成点R、E。c.连结RE，与FS交于点M，测量ME，MR，MS，MF的长度。d.解方程组①R/E=/②R+E=F+S③F/S=/代入即①R=0.6266E②R+E=100+S③100/S=0.7930解得R=87kgE=139kgS=126kge.故萃余相的量是R=87kg，其组成为χA=0.1，χB=0.825,χS=0.075萃取相的量是E=139kg,其组成为УA=0.085，УB=0.053，УS==0.0862溶剂用量S=126kg。4、将例2中的萃取剂分为两等分，即每次0.75kg水/kg原料液，进行两级错流萃取，将所得结果与例2对比。解：①作F点，连接FS测量其长度。②作M1点S1/F=M1F/M1S=0.75M1F=(0.75/1.75)*=0.429。③过M1点作平衡连结线，得离开第一级萃取器的萃余相组成R1和萃取相组成E1，并测量M1E1，M1R1。④萃余相R1=M1*（/）=0.81F。⑤进入第二级萃取器总物料流量M2=R1+S2=0.81F+0.75F=1.56F。⑥连结R1S，测量其长度。⑦作M2SM2=R1/M2*=（0.81F）/（1.56F）*=0.519。⑧过M2作平衡连结线，得第二级萃余相组成R2和萃取相组成E2。⑨连结SR2并延长交AB于R´，连结SE2并延长交AB于E´。⑩由图可知，y’=0.63，x’=0.13E´/R´=/=（xf-x´）/（y´-xf）=(0.30-0.13)/(0.63-0.30)=0.5E´+R´=F所以E´/F=1/3，R´/F=2/3。5、若例2中改用两级逆流萃取，萃取剂的用量不变，求所得结果，并与上题比较。解:①求作M点，/=S/F=1.5②两级逆流萃取，萃取剂用量不变，可知R1时的χA与例2中一致即χA=0.15，得平衡连结线R1E1③连结E1M并延长交溶解度平衡曲线于点R2④过R2作平衡连结线R2E2⑤连结SR2，SE2并延长交AB于R´，E´。⑥由图可知，x’=0.08,y’=0.64E´/R´=/=（xf-x´）/（y´-xf）=(0.30-0.08)/(0.64-0.30)=0.647E´+R´=F所以E´=0.39F,R´=0.61F。6、以二异丙醚在逆流萃取器中使醋酸水溶液的醋酸含量由30％降到5％（重量％），萃取剂可以认为是纯态，其流量为原料液的两倍，应用三角形图解法求出所需的理论级数。操作温度为20℃，此温度下的平衡数据如下表所示。醋酸（A）-水（B）-二异丙醚（S）在20℃下的平衡数据（质量％）序号水相异丙醚相％A％B％S％A％B％S10.6998.11.20.180.599.321.497.11.50.370.798.932.795.71.60.790.898.446.491.71.91.91.097.1513.3084.42.34.81.993.3625.5071.13.411.403.984.7737.0058.64.421.606.971.5844.3045.110.631.1010.858.1946.4037.116.536.2015.148.7解：①xf=0.30在相图上定出F点，连结FS，测其长度②求作M点，/=S/F=2，故M三等分FS，且靠近S③按末级xN=0.05,在溶解度曲线