化工原理萃取大题

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1、1.、在逆流持续操作的塔内,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派系数为065,即:Y= .65,原料的流率为1200kg/h,其中含丙酮0.3(质量分率,下同),规定萃余相中丙酮含量不不小于0.0。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-.).5 Z0.06/(1-.)=0.64Y=0.650.540.51(B/S)n(m-)/(ZFN)=(0.51-0)(0.5-0.64)0.74(S/)min=1/0.74=1.35Smin=.200=120实际用水量S=.6120=59 g/

2、h2、在-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40:0。采用纯溶剂S=200kg,溶剂比为,脱除溶剂后萃余液浓度A=0.(质量分率),选择性系数8。试求萃取液量E为多少k?解:萃取液浓度 yA=(A)/+(-1)XA80.3/(+70.)=0.774 XF=40/(40+60)=04 又 F00 g据物料衡算(杠杆法则): =(XF-A)(YAXA)=200(.-0.3)/(0.40.3)=422、使用纯溶剂S对A、B混合液作萃取分离。在操作范畴内,B不互溶,平衡关系YA= 1.2XA(Y、均为比质量分率),规定最后萃余相中萃余分率=05。试求用单级萃取时,每k稀释剂B

3、中,溶剂消耗量kg。解:R=(X)(BF)=X/XF X=FR =KX=RX物料衡算:S=B(XF-X) SB=(X-)/Y=X(1-R)(KR)=(1-.0)/(1.20.5)=15.83 k/4、 用纯溶剂S进行单级萃取,F0.5(质量分率,下同)。萃取相中A的浓度与萃余相中的浓度相似。采用溶剂比为1。试求:选择性系数; 当溶剂用量为至少时, 求萃取液浓度y。(设所波及范畴内分派系数A均相似)解:(1) =xA = yA/xA 1 又 S/F = 1 、 连S取中点即点,过M点作ER平行于S,脱溶剂后得xA=01 yA=.选择性系数yA(1A)/x(1-x)=0.5/(1-0.5)01/(

4、1-.1)=9 (2)联点、,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、两点延伸到AB上得A=.6、已知AB混合液构成如图中点所示。用纯溶剂单级萃取。萃余液的构成在R点,物系的分派系数kA=。试求: 选择性系数; 当(S/F)min时,萃取液构成。解:(1) 连R、S得R点,作RE平行于S(A1)得E点,连ES延伸到AB边得E,其构成为06 =0.6/(1.6)/02/(-.)(2)过点(该点满足(S)mi条件),作ME平行于B,过E点脱溶剂得yA757、 采用纯溶剂S进行单级萃取中,已知F=0.3(质量分率),萃取相浓度为yA/y=.,图中P点为临界互溶点,

5、并知分派系数A=2。试求:溶剂比SF为多少?解:yA/y=y/(1-y)=1.解知:yA06。连A,S得E点,点yA=08由kA=yA/xA=2,定xAR点。连E、R与F、S,交点M=F=SF=M/SM=/15=3(倍)8、既有含组分0(质量%)的A混合物,采用溶剂S进行萃取,A、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A=5%;S=(/S)F。9、 有、B、三种有机液体,A与B、A与完全互溶,B与S部分互溶。其溶解度曲线与辅助曲线如图,进料量为100K/h。试求: 若采用单级萃

6、取,萃取液可达到最大浓度为多少? 当进料为含0%的B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: 从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 =6。从点作AB平行线和辅助线交于P点,从点对BS画平行线与溶解度线交点为R,和R联线的延长线与AB交点R,X=7%。 FMFMSS=/S(41/5)109.5Kg10、一混合液由、B构成,现用溶剂S对A进行单级萃取,已知XF=03(质量分率,下同),规定萃余液的构成不不小于0.1。试用图解法计算该物系与有互溶性变化时, 溶剂用量与萃取液构成的变化。(可觉得互溶性变化时,A的分派系数基本不变,KA=2)附:该物系在不同温度下

7、的溶解度曲线。解:SF8.525.0.725F 108 S=2.F20.935F S =0.3S.25.29S Y20.4 Y108042Y2.6Y2。11、有一实验室装置将含A10%的B0公斤和含80%的AB20kg混合后,用溶剂S进行单级萃取,所得萃取相和萃余相脱溶剂后又能得到本来的0%A和80%A的溶液。问此工作状态下的选择性系数? 解:=(yAA)/(yB/xB) =(/xA)/(B/x) = (0.1/.8)(00.) = 1/3 、某A、B混合液用纯溶剂 S单级萃取。已知:F=10kg/h,XF0.(质量分率,下同)。kA=1,萃余相的构成XXB=13。试求:萃余液量;溶剂量。解:

8、() xA/=xA/xB=x/(-A)=1/3 解知萃余液构成xA=0.25,连得R点。 作RE平行于BS,连SE延长与B边交于点E,得萃取液构成yA=0.5。据杠杆法则: E=F(x-x)/(yA-)=10(0-0.5)/(0.5-0.2) 30 kg/h(2) RE与FS交点M。 =FFMSM1024/4= 00 kgh 以上答案由于在查图中会因人而有所出入,因此评分原则着重思路与概念,作图环节阐明从简。凡萃取作图题解均依此为准,后来不再反复阐明了。13、已知:单级萃取中采用纯溶剂。料液构成XF = 0(质量分率,下同),选择性系数为6 ,在萃余相中XA/XB=025,kA。试求: 萃取液

9、量与萃余液量的比值;溶剂比S/F是最小溶剂比(S/F)in的倍数(用线段表达)。解:(1) yA/yB=A/x=60.21.5 yA/(1y)=1. A= .又A/(-xA)=0.A=0.2连R、及E、S得R点及E点(使kA1满足) E=(x-)(yA-x)=(0.30.)(6-0.3)=1/ (2) SF=FMSM (S/F)mi/SM (/F)(/F)min=M/SSM/FM1在两个理论级的逆流萃取设备中,BS完全不互溶。已知分派系数=Y/XA=1,(Y、X-均为比质量分率),料液F=10kh,其中含A2%(质量%),使用4gh纯溶剂S进行萃取。试求:最后萃余液中的浓度X2(g/kgB)。

10、解:对第二级作物料衡算: B(X1X)=S(Y-Z) Z=0 相平衡方程: Y2=X 两式联解得: X2=(+SKB)=X1/(1+1A)对整个系统(两级)作物料衡算: (XF-X)S(Y1-Z) =0相平衡方程:Y1KX经整顿得: 2=F/(1+1/+12)萃取因数1/=K/=0180=05 A XF=F/(-xF)=./(10.2)=0.25 kA/kgB B=/(+XF)0(12)=80 2=.2(10.5+1/2=02/1.5=0.421拟设计一种多级逆流接触萃取塔。在操作范畴内所用纯溶剂S与料液中稀释剂B完全不互溶;以质量比表达的分派系数为2。已知入塔顶=100g/h,其中含溶质 为

11、0.(质量分率),规定出塔底的萃余相中A的浓度降为0.2(质量分率)。试求: 最小的萃取剂用量Smn; () 取S60/h,则离开第二块理论板(理论级)的液相构成X2 kgA/。(塔序由塔顶算起)。解:()=F/(1-xF)=0.2/(-0.2)=0.25 XN =xN/(1-xN)=0.2/(10.2)=00201 =/(1+X)=1(10.2)=in=B(XFXN)/Y1 (Z=0)=220.25=0. Smin=80(0.25-.0201)0.536.73kgh() Y=(B/S)(F-XN)(0/6)(0250204)=0.36 X1=/K=.36/=0.15Y2()(1-N)=(0/

12、60)(.15-0.021)=.177X2=Y2/=77/2=.8841 在单级萃取操作中B-S部分互溶, 进料中含0g,含B0g用纯溶剂萃取已知萃取相浓度y/=1/,萃余相浓度xA/B=3,试求:选择性系数;萃取液量与萃余液量之比值E/。解:(1) (A/B)/(x/xB)(115)/(1/3)=6.6(2) 进料中溶质A的构成 x=/(50)0.(质量分率,下同) xBAxB=xA(1A)1/3 x=025 yAyB=yA(1A)1/ yA=0.875 E/R=(xF-x)/(yA-xF)=(002)/(.6875-0.5)1.331 已知在最小溶剂比(S/F)min时操作点min的位置如下图所示。今以S/=1(/F)i进行逆流多级萃取,试求此时操作点的位置。解:连F、i两点交E点,RN与FS两线交点M,则(/F)mn=FM/M31/1= 当S/F=.2(S/F)i时,点延伸至M点。设延伸长度为Xmn,则: F(M+X)/(-X)(1+)/(31)=1.2 解知:X=.82 m拟定了M点,连RN、M两点延伸至点,连、两点延长交于点。 1、某混合液含溶

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