化工原理萃取大題

1、1.、在逆流連續(xù)操作的塔內(nèi)，以水為萃取劑從丙酮-苯混合液內(nèi)提取丙酮。苯與水可視作完全不互溶。在操作條件下，丙酮在水和苯中以質(zhì)量比為基準(zhǔn)的分配系數(shù)為0.65,即:丫=0.65X,原料的流率為1200kg/h,其中含丙酮0.35(質(zhì)量分率，下同),要求萃余相中丙酮含量不大于0.06。若用水量為最小量的1.6倍，試求水的實(shí)際用kg/h解：Zf=0.35/(1-0.35)=0.54Zn=0.06/(1-0.06)=0.064Ymax=0.650.54=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.

2、35Smin=1.351200=1620實(shí)際用水量S=1.6X1620=2592kg/h2、在B-S部分互溶物系的單級萃取中，料液中溶質(zhì)A與稀釋劑B的質(zhì)量比為40:60。采用純?nèi)軇㏒=200kg,溶劑比為1,脫除溶劑后萃余液濃度Xa=0.3(質(zhì)量分率)，選擇性系數(shù)3=8試求萃取液量E。為多少kg?解：萃取液濃度Na=(球)/1+(-1)Xa=80.3/(1+70.3)=0.774Xf=40/(40+60)=0.4又S=F=200kg據(jù)物料衡算(杠桿法則):E=FX(XF-XA)/(YA-XA)=200和40.3)/(0.774-0.3)=42.23、使用純?nèi)軇㏒對A、B混合液作萃取分離。在操作

3、范圍內(nèi)，S-B不互溶，平衡關(guān)系Ya=1.2Xa(Y、X均為比質(zhì)量分率)，要求最終萃余相中萃余分率林=0.05。試求用單級萃取時，每kg稀釋劑B中，溶劑S消耗量kg。解：紙=(BX)/(BXf尸X/XfX=Xf帕Y=KX=K(f)rXf物料衡算：SY=B(Xf-X)S/B=(Xf-X)/Y=Xf(1-林)/(KRXf)=(1-0.05)/(1.20.05戶15.83kgS/kgB凡4、 用純?nèi)軇㏒進(jìn)行單級萃取，Xf=0.15(質(zhì)量分率，下同)。萃取相中A的濃度與萃余相中A的濃度相同。采用溶劑比為1。試求：二選擇性系數(shù)3;-當(dāng)溶劑用量為最少時，求萃取液濃度Vao(設(shè)所涉及范圍內(nèi)分配系數(shù)Ka均相同)

4、解：(1)yA=XAkA=ya/xa=1又S/F=15、 連FS取中點(diǎn)即M點(diǎn)，過M點(diǎn)作ER平行于BS,脫溶劑S后得xa=0.1yA=0.5選擇性系數(shù)3=y/(1-yAo)/xA/(1-xA)=0.5/(1-0.5)/0.1/(1-0.1)=9(2)聯(lián)點(diǎn)S、F,與平衡線交于M點(diǎn)，過M點(diǎn)作平行于BS(虛線所示)的線，與平衡線交于點(diǎn)E連S、E兩點(diǎn)延伸到AB上得yA=0.76、已知AB混合液組成如圖中F點(diǎn)所示。用純?nèi)軇﹩渭壿腿　］陀嘁旱慕M成在R。點(diǎn)，物系的分配系數(shù)kA=1o試求：選擇性系數(shù)3;當(dāng)(S/F)min時，萃取液組成yAo解：連R、S得R點(diǎn)，作RE平行于BS(.-kA=1)得E點(diǎn)，連ES延自伸

5、到AB邊得E,其組成為0.63=0.6/(1-0.6)/0.2/(1-0.2)=6(2)過M點(diǎn)(該點(diǎn)?滿足(S/F)min條件)，作ME平行于BS,過E點(diǎn)脫溶劑得Ya=0.75級萃取器時，萃取液中Ya=0.6o連ya,S得E點(diǎn)，E點(diǎn)kA=ya/xa=2,定xafR點(diǎn)。S,交點(diǎn)M=F+S=E+RS/F=FM/SM=45/15=3（倍）A組分30%（質(zhì)量）的采用溶劑S進(jìn)行萃取，混合物的溶解度曲線如度可達(dá)多少？(質(zhì)量)此7、采用純?nèi)軇㏒進(jìn)行單級萃取中，已知Xf=0.3(質(zhì)量分率)，萃取相濃度為Ya/Y3=1.5,圖中P點(diǎn)為臨界互溶點(diǎn)，并知分配系數(shù)kA=2o試求：溶劑比S/F為多少？解：Ya/Yb=Y

6、a/（1-Ya）=1.5解知：Ya=0.08由連E、R與F、8、現(xiàn)有含F(xiàn)A+B混合物，A、B、S三兀圖示。試求用單A組分最大濃時溶劑用量為多少？(用線段比及符號注明即可)解：最大濃度Ya=55%;S=(MF/MS)XFo靄9、有A、B、S三種有機(jī)液體，A與B、A與S完全互溶，B與S部分B互溶。其溶解度曲線與輔助曲線如圖，進(jìn)料量為100Kg/h。試求：若采用單級萃取，萃取液可達(dá)到最大濃度為多少?當(dāng)進(jìn)料為含A30%的AB混合液，萃取液的濃度達(dá)到了最大值，此時溶劑用量為多少？解：從S點(diǎn)做溶解度曲線的切線和AB交于E點(diǎn)，其Y即為最大濃度Y=86%。從E點(diǎn)作AB平行線和輔助線交于P點(diǎn)，從P點(diǎn)對BS畫平行

7、線與溶解度線交點(diǎn)為R,S和R聯(lián)線的延長線與AB交點(diǎn)R,X=7%。FMF=MSSS=MF/MSF=(41/59)M00=69.5Kg/h10、一混合液由A、B組成，現(xiàn)用溶劑S對A進(jìn)行單級萃取，已知Xf=0.3(質(zhì)量分率，下同)，要求萃余液的組成不大于0.1。試用圖解法計算該物系S與B有互溶性變化時，溶劑用量與萃取液組成的變化。(可認(rèn)為互溶性變化時，A的分配系數(shù)基本不變，Ka=2)附：該物系在不同溫度下的溶解度曲線。解：S=FX18.5/25.5=0.725FYi=0.78S=21.F/23=0.935FS=0.935S/0.725=1.29SY2=0.42Yi=0.78/0.42Y2=1.86Y

8、2。11、有一實(shí)驗(yàn)室裝置將含A10%的AB50公斤和含A80%的AB20kg混合后，用溶劑S進(jìn)行單級萃取，所得萃取相和萃余相脫溶劑后又能得到原來的10%A和80%A的溶液。問此工作狀態(tài)下的選擇性系數(shù)3=?解：3=(Y/xa)/(Yb/xb)=(Ya/xa)/(Yb/xb)=(0.1/0.8)/(0.9/0.2)=1/3612、某A、B混合液用2溶劑S單級萃取。已知：F=100kg/h,Xf=0.4(質(zhì)量分率，下同)。kA=1,萃余相的組成Xa/Xb=1/3o試求：萃余液量；溶劑量。SE0S/F是最小溶劑比(S/F)min的倍ByA/yB=3Xa/xb=6X0.25=1.5yA/(1-yA)=1

9、.5-A咒0.6Xa/(1-xa)=0.25次三0.2E、S得R點(diǎn)及E點(diǎn)(使kAXF-XA)/(yA-XA)=100配.4-0.25)/(0.75-0.25)=30kg/h(2)RE與FS交點(diǎn)M。S=F升M/SM=10024/24=100kg/h以上答案由于在查圖中會因人而有所出入，因此評分標(biāo)準(zhǔn)著重思路與概念，作圖步驟說明從簡。凡萃取作圖題解均依此為準(zhǔn)，以后不再重復(fù)說明了。13、已知：單級萃取中采用純?nèi)軇?。料液組成Xf=0.3(質(zhì)量分率，下同)，選擇性系數(shù)為6,在萃余相中Xa/Xb=0.25,kA9%=13.5%由此知E如圖。聯(lián)S、E并延長交于AB于E,聯(lián)R及E,與SF線交于M點(diǎn)，由此知：所需

10、溶劑比為S/F=MF/SM=0.6/0.4=3/22.由E知，萃取液中A的濃度為Ya=53%3.3=(yA/yB)/(XA/XB)=(yA/yB)/(XA/XB)=0.53/(1-0.53)/(0.1/0.9)=10.119、溶質(zhì)A,原溶劑B,萃取劑S所構(gòu)成的三元系統(tǒng)的溶解度曲線如圖所示。原溶液含A35%、B65%,采用單級萃取。所用萃取劑為含A為5%,S為95%的回收溶劑。求：(1)當(dāng)萃取相中A的濃度為30%時，每處理100Kg原料液需用多少Kg回收溶劑？(2)在此原料條件下，單級萃取能達(dá)到的萃余相中A的最低濃度為多少？解：(1)Xf=0.35,Ya=0.3,Xa=0.2作圖FM/MS=34

11、/67=S/F=0.507S=1000507=50.7Kg(2)如圖,Xmin=0.0620含40%(質(zhì)量，下同)丙酮的水溶液，用甲基異丁基酮進(jìn)行單級萃取。欲使萃余相中丙酮的含量不超過10%,求：處理每噸料液所需的溶劑量；萃取相與萃余相的量；脫溶劑后萃取相的量；丙酮的回收率。解：S/F=MF/MS=63/45=1.4S=1.4F=1.4噸R+E=S+F=1.4+1=2.4噸R/E=ME/MR=20/54=0.37解得：E=1.75R=0.65R+E=F=1r。/e=fe7FR=45/30=1.5解得：E=0.4噸R=0.6噸(4)Y=0.83回收率(Ey)/(FXf)=(0.4族3)/(10.

12、4)=0.8321、用一單級接觸式萃取器以S為溶劑，由A、B溶液中萃取出A。若原料液的質(zhì)量組成為45%。質(zhì)量為120kg,萃取后所得萃余相中A的含量為10%(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，求:所需萃取劑用量；所得萃取相的質(zhì)量和組成；解：若將萃取相溶劑全部回收后，所得萃取液的質(zhì)量和組成。S/F=MF/MS=56/51=1.098M=S+F=131.8+120=251.8kgE=0.754a51.8=189.8kgYa0=75%Yb=25%E/F=FR/RE=35/65=0.538其中A=23%S=66%B=11E=1200.538=64.56kgA的A的含量的條件下，減少萃余液中A7DBS=120X1.098=131.8kgE/M=MR/RE=49/65=0.75422、某混合物含溶質(zhì)A20%,稀釋劑B80%，擬用純?nèi)軇㏒進(jìn)行單級萃取,要求萃余液中A的含量為10%,溶解度曲線如圖示。在操作范圍內(nèi)溶質(zhì)分配系數(shù)Ka=1，試求：(4)的含量。當(dāng)處理100kg原混合液時，需溶劑用量為多少kg?所得萃取液中A的濃度為多少？過程的選擇性系數(shù)為多少？用什么辦法在不影響萃取液中解：S=FXMF/MS=100X48/38=126kgy=30%3=(y/yB)/(xA/XB)=(0.3/0.1)/(0.7/0.9)=3.857