萃取 干燥(共15頁)

1、PAGE PAGE 19 第九章 液液(y y)萃取內(nèi)容提要(ni rn t yo)：1、目的(md)：分離液體混合物。2、依據(jù)：混合物中各組分在同一溶劑中的溶解度不同。3、三角相圖：圖中點(diǎn)、線、面的意義；坐標(biāo)的讀法。溶解度曲線與平衡聯(lián)結(jié)線。溫度對溶解度及平衡聯(lián)結(jié)線的影響：通常，物系的溫度升高，溶質(zhì)在溶劑中的溶解度加大，反之減小。溫度升高，分層區(qū)面積減小 。溫度改變，聯(lián)結(jié)線的斜率也會(huì)改變，而且可能引起物系類型的改變。4、杠桿規(guī)則：杠桿規(guī)則的本質(zhì)就是物料恒算。是物料恒算的圖解表示方法。5、萃取劑的選擇選擇好。選擇性是指萃取劑S對原料中兩個(gè)組分溶解能力的差異。可用選擇性系數(shù)表示。選擇性系數(shù)愈大愈易

2、分離。 選擇性系數(shù)定義為： 式中 y組分在萃取相E中的質(zhì)量分率；x組分在萃余相R中的質(zhì)量分率。萃取劑與稀釋劑的互溶度小?；ト芏扔?，分層區(qū)面積大，可能得到的萃取液的最高濃度較高?；ト芏扔∮欣诜蛛x。萃取劑要易回收，經(jīng)濟(jì)性好。萃取劑的物性，如密度差要大，可加速分層。表面張力要適中(shzhng)。粘度低?；瘜W(xué)穩(wěn)定性好等。6、萃取過程(guchng)的圖解計(jì)算單級萃取(cuq)多級逆流與錯(cuò)流萃取的理論級數(shù)計(jì)算法萃取劑的最小用量7、典型的液液萃取設(shè)備：如轉(zhuǎn)盤塔。習(xí)題：1利用直角三角形相圖ABS進(jìn)行A+B液相混合物的萃取計(jì)算時(shí)，習(xí)慣上用三角形的之角頂點(diǎn)表示（ ），三角形的斜邊上的點(diǎn)表示（ ），三角

3、形內(nèi)任一點(diǎn)表示（ ）A 純?nèi)軇?B 純稀釋劑 C A+B 二元混合物 D A+S二元混合物 E A+B+S三元混合物 F 萃取相和萃余相組成答：A D E2液液萃取操作中，分散相的選擇應(yīng)從哪些方面考慮？答：（1）兩相流量相差較大時(shí)，流量大者為分散相可增大相際傳質(zhì)面積。若設(shè)備可能產(chǎn)生嚴(yán)重返混，應(yīng)以流量小的為分散相，減小返混的影響。（2）填料塔、篩板塔等萃取設(shè)備中應(yīng)以濕潤性差的液體為分散相。（3）兩相粘度相差較大時(shí)，應(yīng)以粘度大的為分散相，可提高生產(chǎn)能力。（4）為減小液滴尺寸并增加液滴表面的湍動(dòng)，對于溶質(zhì)界面張力梯度小于零的系統(tǒng)，溶質(zhì)應(yīng)從連續(xù)相向液滴傳遞。（5）為降低成本和保證(bozhng)安全操

4、作，應(yīng)將成本高和易燃易爆的液體作分散相。3萃取操作中選擇(xunz)萃取劑的基本原則？答：（1）選擇性系數(shù)(xsh)要大于1。選擇性系數(shù)越大越易分離。（2）稀釋劑與萃取劑的互溶度要小。（3）萃取劑回收的難易及經(jīng)濟(jì)性。萃取機(jī)與原料液中組分的相對揮發(fā)度要大，組成低的為易揮發(fā)組分。萃取劑為易揮發(fā)組分時(shí)，其汽化熱要小，以節(jié)省能耗。（4）萃取劑的其他物性：與分離混合物的密度差要大；界面張力要適中；粘度小，化學(xué)及熱穩(wěn)定性好，腐蝕性小。4單級（理論）萃取中，在維持進(jìn)料組成和萃取相濃度不變的條件下，若用含少量溶質(zhì)的萃取劑代替純?nèi)軇?，所得萃余相濃度將?） A 增加 B 減少 C 不變價(jià) D 以上情況都可能答：

5、A5對于溶劑A，原溶劑B 與萃取劑S部分互溶的系統(tǒng)，以下結(jié)論中（ ）是正確的。 A若三角相圖上的聯(lián)結(jié)（共軛）線為水平線，則萃取起不到任何分離作用 B若溶質(zhì)的分配系數(shù)為3 ，則萃取分離肯定可行 C 若溶劑的分配系數(shù)小于溶質(zhì)的分配系數(shù)且小于1 ，則萃取分離肯定可行 D 若溶劑的分配系數(shù)大于溶質(zhì)的分配系數(shù)且大于1 ，則萃取分離肯定可行答：C6判斷(pndun)正誤（1）溶劑(rngj)A在萃取相和萃余相中(xin zhn)分配系數(shù) kA1，是能否采用萃取分離的必要條件（ ）（2）萃取中選擇性系數(shù)和精餾中相對揮發(fā)度的意義相同（ ）。答：（1）錯(cuò)誤（2）正確7分配系數(shù)等于1時(shí)，能否進(jìn)行萃取分離操作？為什

6、么？答：不一定萃取操作能否進(jìn)行要視系統(tǒng)的選擇性系數(shù)是否大于1。=1時(shí)，脫溶劑后的萃取相與萃余相具有相同的組成且等于原料液中組分的組成，無分離能力，萃取操作不能進(jìn)行。8何謂萃取操作的選擇性系數(shù)？什么情況下=？答：選擇性系數(shù)為式中y ，x 分別為萃取相、萃余相中組分的質(zhì)量分率。當(dāng)稀釋劑與萃取劑完全不互溶時(shí)，= 。9某單級萃取器，體系中AB,AS完全互溶，用純?nèi)軇?S進(jìn)行萃取 AB混合物中的 A,混合液為100kg，組成 xF=0.3（質(zhì)量分率），平衡后測出萃余相 xA/xB=0.25,該過程的選擇性系數(shù)為6，問萃取液的量為（ ） Kg，萃余相的量為（ ） kg。解：由已知條件求萃取液、萃余液的組成

7、10單級萃取(cuq)器中，用純水萃取某有機(jī)溶液中的組分A，在其它操作條件不變時(shí)，增加純水的用量，則所得(su d)萃取液中組分 A的濃度(nngd)將（ ）。答：減小11在B-S部分互溶的萃取過程中，若加入的純?nèi)軇┝吭黾佣移渌僮鳁l件不變，則萃取液濃度yA （ ） A 增大 B 減小 C 不變 D 變化趨勢不確定答：B12擬用溶劑 S對 A+B液相混合物進(jìn)行萃取分離，若以 yA ,yB 及xA ,xB 表示組分在平衡時(shí)萃取相及萃余相中的質(zhì)量分率，則只當(dāng)（ I時(shí)才能進(jìn)行分離答；(yA/yB)/(xA/xB)大于 1 。13與單級萃取相比，如溶劑比及萃取相濃度相同，則多級逆流萃取可使萃余分率（

8、 ） A增大(zn d) B減小 C基本(jbn)不變 D增大(zn d)，減小都可能答：減小14有一實(shí)驗(yàn)裝置，將含有A10的 AB溶液50kg和含 A為80的溶液 20kg混合后，用純?nèi)軇?S 進(jìn)行單級萃取，所得萃取相和萃余相脫溶劑后又原來含A10和A80的溶液，問在該工作狀態(tài)下體系的選擇性系數(shù)為多少？解：在萃取液或萃余液與萃取劑組成點(diǎn)的連線上任意點(diǎn)溶質(zhì)、溶劑組成之比為定值。所以 ：15在多級逆流萃取中，當(dāng)溶劑比為最小值時(shí)，理論級數(shù)為（ ），此時(shí)必有一條（ ）線與（ ）線重合（部分互溶系，三角相圖）。答：無窮多 平衡聯(lián)結(jié)線的延長線 操作線16在多級逆流萃取設(shè)備中，將AB混合物進(jìn)行分離，純?nèi)軇?/p>

9、 S的用量為40kg， B與S完全不互溶，稀釋劑B為30kg/h，分配系數(shù) K=YA/XA=1.5(X,Y均為質(zhì)量比)，進(jìn)料組成為XF=0.125KgA/KgB，要求最終組成XD=0。075KgA/KgB，完成分離任務(wù)的理論級為（ ）級。答： 近似為 1級 理論級數(shù)可用下式求解 Am=KS/B=1.540/30=2 XF=0.125 Xn=0.075 第十章 干燥(gnzo)內(nèi)容提要(ni rn t yo)：濕空氣的性質(zhì)(xngzh)濕度H(kg H2O/kg干空氣)：總壓一定時(shí)，與空氣中水汽的分壓呈一一對應(yīng)關(guān)系。相對濕度(xingdu shd)：表示濕空氣(kngq)的不飽和程度。相對濕度越

10、小，干空氣的吸水能力越大，即干燥能力越大。焓（KJ/kg干空氣(kngq)）：它是一相對值。在此以0的干空氣和0液態(tài)的水為基準(zhǔn)態(tài)。干球溫度t濕球溫度tw：用濕球溫度計(jì)測量。是空氣狀態(tài)的函數(shù)。露點(diǎn)溫度td ：將濕空氣等濕度冷卻達(dá)到飽和時(shí)的溫度。絕熱飽和溫度tas ：絕熱增濕達(dá)到飽和時(shí)的溫度。數(shù)值大小近似于濕球溫度。飽和空氣不能作為干燥介質(zhì)，且t=td=tw 。不飽和空氣ttwtd。表示空氣狀態(tài)的各參數(shù)并不是相互獨(dú)立的。只要已知其中兩個(gè)獨(dú)立變量，就可求出其它的變量。為便于計(jì)算，常用HI或tH圖求解有關(guān)參數(shù)。二、HI圖的應(yīng)用注意幾個(gè)特殊過程在HI圖的表示過程。如等焓過程、加熱或冷卻、兩股氣流的混合等

11、。干燥過程的物料衡算與熱量衡算有關(guān)概念：干基含水量、濕基含水量、熱效率、等焓過程。干燥中的平衡關(guān)系與速率關(guān)系平衡水與自由水結(jié)合水與非結(jié)合水及其確定等速干燥階段與降速階段臨界含水量及其影響因素。習(xí)題：1、物料的平衡水分(shufn)一定是（ ）A 非結(jié)合(jih)水分 B 自由(zyu)水分 C 結(jié)合水分 D 臨界水分(天大97)答：C2、在恒定的干燥條件下，用熱空氣對某濕物料進(jìn)行干燥實(shí)驗(yàn)，若想提高熱空氣的溫度或提高熱空氣的流速，則恒速干燥階段的干燥速率UC將會(huì)（ ）。A 提高 B 降低 C 有時(shí)提高 D 有時(shí)降低 （天大97）答：A3、干燥的必要條件是（ ），干燥過程是（ ）與（ ）相結(jié)合的過

12、程。（浙大95）答：物料表面水分蒸汽壓 大于干燥介質(zhì)中水氣的分壓 傳質(zhì) 傳熱 4、濕空氣在間接加熱過程中不變化的參數(shù)是（ ） A 焓 B 相對濕度 C 露點(diǎn) D 濕球溫度（浙大96）答：C5、如濕空氣的溫度越低，而其它條件不變，則臨界含水量將（ ）（浙大97）答：越大6、在同樣的干燥條件（干空氣的t,H一定）下，濕物料的尺度減小，則臨界含水量（ ），平衡含水量（ ）。（華化96）答：降低 不變7、對一定濕度的空氣，當(dāng)總壓加大時(shí)，露點(diǎn)溫度td （ ），當(dāng)空氣溫度升高時(shí)，則td （ ）。(浙大97)答：升高(shn o) 不變 8、飽和空氣在恒壓下冷卻(lngqu)，溫度由t降到 t1 ，此時(shí)(c

13、 sh)其相對濕度（ ），濕度（ ），濕球溫度（ ），露點(diǎn)（ ）。(清華96)答：不變（等于1） 降低 降低 降低9、用熱空氣對某濕物料進(jìn)行對流干燥，在一定氣速和溫度下，達(dá)到最終濕含量的時(shí)間為3小時(shí)，其中等速干燥所用的時(shí)間為 1小時(shí)，為提高產(chǎn)量，希望在 2小時(shí)內(nèi)達(dá)到干燥要求，問采用提高氣速的辦法能否達(dá)到目的？為什么？(華化94)答：不行。雖然提高氣速，可提高恒速階段干燥速率，縮短干燥時(shí)間。但在本題條件下，關(guān)鍵是縮短降速階段的干燥時(shí)間，提高氣速不是其有效方法。有效方法是設(shè)法降低臨界含水量。10、氣流干燥器操作的關(guān)鍵是連續(xù)而均勻加料，請列舉三種常見的固體加料器。答：滑板、轉(zhuǎn)盤、螺旋式等11、繪出連

14、續(xù)逆流干燥器內(nèi)氣、固兩相溫度的變化。(華化95)12、當(dāng)某物料的干燥過程存在較長的降速階段時(shí)，氣流干燥器和流化床干燥器二者中選用（ ）較為有利。(浙大98)答：流化床13、在恒定干燥條件下用熱空氣干燥某濕物料。若保持空氣的流量，溫度不變，而降低其濕度，則恒速階段的干燥速率將（ ），恒速階段的物料表面溫度將（ ）。(浙大96)答：增大 降低14、溫度(wnd)為t, 濕度(shd)為H的濕空氣在一定流速下掠過某濕物料以測定干燥(gnzo)速率曲線。（1）若氣體狀態(tài)不變，流速增加，則臨界含水量（ ），平衡含水量（ ）。（2）若氣速不變，濕度不變，氣溫降低，則臨界含水量（ ），平衡含水量（ ）。(華

15、化96)答：（1）增大 不變（2）降低 增大15、濕空氣經(jīng)預(yù)熱后相對濕度值將（ ），對易龜裂的物料，常采用（ ）的方法來控制干燥器的值。干燥操作的必要條件是（ ）。干燥過程是（ ）相結(jié)合的過程。(清華98)答：減小 降低干燥速率 物料中水分蒸汽壓大于干燥介質(zhì)中水氣分壓 熱量傳遞與質(zhì)量傳遞16、在連續(xù)干燥器之前用預(yù)熱器加熱空氣，被加熱的空氣獲得的熱量Q按其去向可分為哪四項(xiàng)？干燥器熱效率定義為哪些項(xiàng)之比？提高連續(xù)干燥器的熱效率措施有哪些？(華化98)答：1）加熱空氣 2）加熱物料 3）蒸發(fā)水分 4）熱損失效率為蒸發(fā)水分消耗熱量與總熱量之比。措施：適當(dāng)降低離開干燥器空氣的溫度；回收廢氣中的熱量預(yù)熱冷

16、空氣或冷物料；加強(qiáng)設(shè)備管路的保溫，減少熱損失。計(jì)算題：1、在連續(xù)干燥器中將物料自含水量為0.05干燥到 0.005 （均為干基），濕物料的處理量為1.6kg/s，操作壓強(qiáng)為 1.103KPa 。已知空氣初溫為20，其飽和蒸汽壓為2。334KPa，相對濕度為0.5 ，該空氣被預(yù)熱到125后進(jìn)入干燥器，要求出干燥器的空氣濕度為0.024KgH2O/Kg絕干氣。假設(shè)為理想干燥過程，預(yù)熱器熱損失可忽略，試求：空氣(kngq)離開干燥器的溫度絕干空氣(kngq)的消耗量，Kg/s干燥器的熱效率。解：GC=G1（1-w1）=1.6(1-0.0476)=1.52kg/sI1=(1.01+1.88H0)t1+

17、2490H0 =(1.01+1.880.007)125+24900.007=145.3kJ/kgI0=(1.01+1.880.007)20+24900.007=37.9kJ/kgI1=I2, t2=(145.3-24900.024)/(1.01+1.880.024)=81Q=L(I1-I0)=431.7KJ/sW=GC(X1-X2)=0.068Kg/s2、有一連續(xù)干燥器在常壓下操作(cozu)。生產(chǎn)能力為 1000Kg/h（以干燥產(chǎn)品計(jì)），物料(w lio)水分由 12降到 3（均為濕基），空氣(kngq)的初溫為 25，濕度為 0.01Kg/Kg。經(jīng)預(yù)熱器后升溫到70，干燥器出口廢氣溫度為

18、45，干燥器進(jìn)出口空氣焓值相等，試求：廢氣的濕度(2)空氣的用量（ m3/h，初始狀態(tài)下）。解：GC=G2(1-w2)=1000(1-0.03)=970kg/h I2=I1 01+1.88H0)t1+2490H0=(1.01+1.88H2)t2+2490H2vH=(0.772+1.244H0)298/273 =(0.772+1.244298/273=0.856m3/kgLS=L/vH=10185/0.856=1.2104m3/h3、 用連續(xù)干燥器干燥含水1.5%（濕基）的物料，干燥器對濕物料的處理能力 G1=2.56Kg/s，物料進(jìn)口溫度為 25，產(chǎn)品出口溫度為 35，其中含水 0.2（濕基）。絕干物料的比熱為 1.842KJ/Kg.K，原濕空氣的濕度為 0.0165Kg/Kg，在預(yù)熱器內(nèi)加熱到 95后再送入干燥器，干燥器中不再補(bǔ)充熱量。已知空氣離開干燥器時(shí)干球溫度為65，干燥器的熱損失為 586KJ/Kg汽化水。試求：（1）干燥(gnzo)產(chǎn)品流率（2）空氣(kngq)消耗速率（ Kg干空氣(kngq)/s）解：G1(1-w1)=G2(1-w2) W=G1w1-G2w2=2.560.015-2.530.002=0.03kg/s GC=G1(1-w1)=2.56(1-0.015)=2.52