化工原理萃取大题供参习.docVIP

1.、在逆流连续操作的塔内，以水为萃取剂从丙酮--苯混合液内提取丙酮。苯与水可视作完全不互溶。在操作条件下，丙酮在水和苯中以质量比为基准的分配系数为0.65，即:Y= 0.65X，原料的流率为1200kg/h，其中含丙酮0.35(质量分率，下同)，要求萃余相中丙酮含量不大于0.06。若用水量为最小量的1.6倍，试求水的实际用量kg/h。 解：ZF=0.35/(1-0.35)=0.54 ZN=0.06/(1-0.06)=0.064 Ymax=0.65×0.54=0.351 (B/S)min=(Ymax-Z)/(ZF-ZN)=(0.351-0)/(0.54-0.064)=0.74 (S/B)min=1/0.74=1.35 Smin=1.35×1200=1620 实际用水量S=1.6×1620=2592 kg/h 2、在B-S部分互溶物系的单级萃取中，料液中溶质A与稀释剂B的质量比为40：60。采用纯溶剂S=200kg，溶剂比为1，脱除溶剂后萃余液浓度XA°=0.3(质量分率)，选择性系数β=8。试求萃取液量E°为多少kg? 解：萃取液浓度 yA°=(βXA°)/[1＋(β-1)XA°]=8×0.3/(1＋7×0.3)=0.774 XF=40/(40＋60)=0.4 又 S=F=200 kg 据物料衡算(杠杆法则)： E°=F×(XF-XA°)/(YA°-XA°)=200×(0.4-0.3)/(0.774-0.3)=42.2 3、使用纯溶剂S对A、B混合液作萃取分离。在操作范围内，S-B不互溶，平衡关系YA= 1.2XA(Y、X均为比质量分率)，要求最终萃余相中萃余分率φR=0.05。试求用单级萃取时，每kg稀释剂B中，溶剂S消耗量kg。 解：φR=(BX)/(BXF)=X/XF ∴ X=XFφR Y=KX=KφRXF 物料衡算：SY=B(XF-X) ∴ S/B=(XF-X)/Y=XF(1-φR)/(KφRXF)=(1-0.05)/(1.2×0.05)=15.83 kgS/kgB 4、 用纯溶剂S进行单级萃取，XF=0.15(质量分率，下同)。萃取相中A的浓度与萃余相中A 的浓度相同。采用溶剂比为1。试求: ⑴ 选择性系数β； ⑵ 当溶剂用量为最少时, 求萃取液浓度yA°。(设所涉及范围内分配系数KA均相同) 解：(1) ∵ yA=xA ∴ kA= yA/xA= 1 又 S/F = 1 5、 连FS取中点即M点，过M点作ER平行于BS，脱溶剂S后得xA°=0.1 yA°=0.5 ∴选择性系数 β=[yA°/(1-yA°)]/[xA°/(1-xA°)]=[0.5/(1-0.5)]/[0.1/(1-0.1)]=9 (2)联点S、F,与平衡线交于M点,过M点作平行于BS(虚线所示)的线,与平衡线交于点E连S、E两点延伸到AB上得yA°=0.7 6、已知AB混合液组成如图中F点所示。用纯溶剂单级萃取。萃余液的组成在R°点，物系的分配系数kA=1。试求：⑴ 选择性系数β；⑵ 当(S/F)min时，萃取液组成yA°。 解：(1) 连R°、S得R点，作RE平行于BS(∵kA=1)得E点，连ES延伸到AB边得E°，其组成为0.6 ∴ β=[0.6/(1-0.6)]/[0.2/(1-0.2)]=6 (2) 过M点(该点满足(S/F)min条件)，作ME平行于BS，过E点脱溶剂得yA°=0.75 7、 采用纯溶剂S进行单级萃取中，已知XF=0.3(质量分率)，萃取相浓度为yA/yB=1.5，图中 P点为临界互溶点，并知分配系数kA=2。试求：溶剂比S/F为多少? 解：yA/yB=yA°/(1-yA°)=1.5 解知：yA°=0.6。连yA°,S得E点，E点yA=0.08 由kA=yA/xA=2，定xA→R点。 连E、R与F、S，交点 M=F＋S=E＋R S/F=FM/SM=45/15=3(倍) 8、现有含A组分30%(质量%)的A+B混合物，采用溶剂S进行萃取，A、B、S三元混合物的溶解度曲线如图示。试求用单级萃取器时，萃取液中A组分最大浓度可达多少? (质量) 此时溶剂用量为多少? (用线段比及符号注明即可) 解：最大浓度yA°=55%；S=(MF/MS)×F。 9、 有A、B、S三种有机液体，A与B、A与S完全互溶，B与S部分互溶。其溶解度曲线与辅助曲线如图，进料量为100Kg/h。试求： ①若采用单级萃取，萃取液可达到最大浓度为多少？ ②当进料为含A30%的AB混合液，萃取液的浓度达到了最大值，此时溶剂用量为多少？ 解：① 从S点做溶解度曲线的切线和AB交于E点，其Y 即为最大浓度Y =86％。 ② 从E点作AB平行线和辅助线交