化工原理习题第11章萃取.docx
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化工原理习题第11章萃取
第十一章萃取
1•现有含15%（质）醋酸的水溶液30kg,在25C下用60kg纯乙醚作萃取剂进行单级萃取，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；（3）萃取剂的选择性系数。
在25E时醋酸（A）—水（B）—乙醚（S）系统的平衡数据列于附表。
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解：
（1）根据相平衡数据作出三角形相图，由Xf=0.15（质量分率）在三角形相图的AB边上确定F点，连接FS。
有杠杆定律确定点M
——S
60
MF
FS
73.549
M
3060
由图中读得yA=5%，
yB=4%，
ys=91%；
Xa=6%，
Xb=87%，
Xs=7%o
过M点的平衡联结线RE，从图中量得线段ME和RE的长度，由杠杆定
律可得萃取相的流量为
RM
EM=
RE
63
（30+60）=64.4kg/h
88
R=M-E=90-64.4=25.6kg/h
y5%
⑵平衡两相中醋酸的分配系数：
kA址0.83
Xa6%
⑶萃取剂的选择性系数：
匕丛5%/4%18.1
Xa/xb6%/87%
2•在单级萃取器内，用800kg水作萃取剂，从醋酸与氯仿的混合液中萃取醋酸。
已知原料液的量也为800kg，其中醋酸的组成为35%（质），在操作条件下
（25r）萃取系统的平衡曲线的数据列于附表。
试求：
（1）萃取相和萃余相中醋酸的组成及两相的量；
（2）萃取液和萃余液中醋酸的组成及各自的量；
（3）醋酸的萃取率。
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解：
（1）根据相平衡数据作出三角形相图，由Xf=0.35（质量分率）在三角形相
图AB边上确定F点，连接FS。
因为F=S,则混合点M位于线段FS的中点:
M=F+S=800+800=1600kg/h
过M点的作平衡联结线RE，量出线段RM和RE的长度，由杠杆定律:
EMRM（800800）56=1067kg/h
R=M-E=1600-1067=533kg/h
从图读得萃取相和萃余相中醋酸的组成：
y=25%,x=7%（质量分率）。
⑵连接SR、SE，并延长交AB于点R'、E'，从图上量出线段RS和R'S
的长度，由杠杆定律可得R':
E'=F-R=800-539=261kg/h
从图读得萃取液中醋酸的组成分别为y=95%（质量分率）;萃余液中醋酸
的组成分别为x=6%（质量分率）
0102030405060708090100
3.原料液量为100kg,纯萃取剂用量为200kg,在操作范围内萃取剂与稀释剂完全不互溶，萃取物系在操作条件下的平衡关系为丫=1.2X（Y、X为比质量分率，即A/S和A/B），试求:
（1）单级萃取时，萃余相与原料液中溶质的组成之比；
（2）如将萃取剂量分成二等分进行两级错液萃取时，最终萃余相与原料液中溶质的组成比
（3）
（A）40kg、稀释剂（B）60kg，用100kg纯萃取剂（S）进行萃取,
萃取系统在操作条件下的溶解度曲线及辅助曲线如附图所示，试问：
（1）若采取两级错流萃取，每级所用萃取剂各为50kg，所得最终萃余相的
组成为多少？
（2）若采用单级萃取并保持萃余相组成相同，所需萃取剂量有何变化
解:
（1）根据相平衡数据作出三角形相图，由Xf=0.4（质量分率）在三角形相图
的AB边上确定F点，连接FS。
由杠杆定律确定点Mi：
MiF
S-FS——506622
M1406050
用试差法由辅助线确定过点M1的平衡联结线R1E1由杠杆定律可得萃余相的流量为：
M1E121
R1M1—1（10050）=85.1kg
R1E137
r851M2S—-RS5937.2mm
M285.150
用试差法由辅助线确定过点M2的平衡联结线R2E2
由图读得最终萃余相的组成为X2=21%
FMS31
（2）R2E2与FS相交于点M，由杠杆定律可得：
0.886
SMF35
S与稀释剂B极少互
5•使用纯萃取剂对二组分混合液进行萃取分离，萃取剂
溶，在操作范围内溶质A在萃取相和萃余相中的平衡关系可用丫=1.3X表示
（Y、X为比质量分率A/S和A/B）。
要求最终萃余相中萃余百分率均为=3%
（质），试比较单级萃取与三级错流萃取（每级所用萃取剂量相等）中，每kg稀释剂中萃取剂的消耗量。
解得：
S24.87
B
三级错流萃取：
BX311
30.03
BXf（1SK）3（1S1.3）3
BB
解得：
—1.706,（―）总3（—）5.118
BBB
6.原料液为含丙酮50%（质，下同）的水溶液，今用纯苯作萃取剂进行逆流萃
取，要求萃余相中丙酮含量小于1%,萃取剂比S/F=1.5,求所需要的理论级
数。
萃取系统于30C时的平衡数据列于附表。
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7.在25°C时，用纯乙醚作萃取剂对含醋酸40%（质、下同）的醋酸水溶液进行逆流萃取。
原料液流量1000kg/h，要求最终萃取相含醋酸60%、最终萃余相含醋酸不大干2%,试求所需的萃取剂量和理论级数。
25C时萃取系统的平衡数据见习题I的附表。
8.将例11-3的萃取流程改为多级逆流萃取操作，且所用的萃取剂比为最小萃取剂比的1.4倍。
欲使最终萃余相中丙酮的含量降至5%（质）分别用图解法和解析法求所需要的理论级数。
9.
解：
RR
B1.4-2.837
max
9•以水为萃取剂，对含乙醛15%和甲苯85%（质）的混合液进行多级逆流接触萃取，混合液流量为IOOkg/h。
乙醛（A）-甲苯（B）-水（S）物系在操作范围内可视为水与甲苯完全不互溶，平衡关系可用丫=2.2X表示（Y、X为比质量分率A/S
和A/B）。
要求最终萃余相中乙醛的组成降至1%（质），试求：
（1）最小萃取剂用量Smin；
⑵当所用的萃取剂量5=1.5Smin时，所需要的理论级数。
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