第十章液液萃取和液固浸取.docx

第十章 液-液萃取和液-固浸取1.25c时醋酸（A）诙醇-3 （B）/（S）的平衡数据如本题附表所示 习题1附表1溶解度曲线数据（质量分数/%）醋酸（A）庚酉1-3 ( B)水（S）醋酸（A）庚酉1-3 (B)水(S)096.43.648.512.838.73.593.03.547.57.545.08.687.24.242.73.753.619.374.36.436.71.961.424.467.57.929.31.169.630.758.610.724.50.974.641.439.319.319.60.779.745.826.727.514.90.684.546.524.129.47.10.592.447.520.432.10.00.499.6习题1附表2联结线数据（醋酸的质量分数 %）试求：（1）在直角三角形相图上绘出溶解度曲线及辅助曲线，在直角坐标图上绘出分配曲线2）确定由200 kg醋酸、200 kg庚醇-3和400 kg水组成的混合液的物系点位置混合液经充分混合并静置分层后，确定两共腕相的组成和质量3）上述两液层的分配系数kA及选择性系数Po （4）从上述混合液中蒸出多少千克水才能成为均相溶液？解：（1）溶解度曲线如附图1中曲线SEPHRJ所示。

辅助曲线如附图1曲线SNP所示 分配曲线如附图2所示2）和点醋酸的质量分率为水的质量分率为由此可确定和点M的位置，如附图1所示由辅助曲线通过试差作图可确定 M点的差 点R和E由杠杆规则可得习题1附图1习题1附图2由附图1可查得E相的组成为R相的组成为（3）分配系数选择性系数（4）随水分的蒸发，和点 M将沿直线SM移动，当M点到达H点时，物系分层消失， 即变为均相物系由杠杆规则可得需蒸发的水分量为2 .在单级萃取装置中，以纯水为溶剂从含醋酸质量分数为 30%的醋酸我醇-3混合液中 提取醋酸已知原料液的处理量为 1 000 kg/h,要求萃余相中醋酸的质量分数不大于 10% 试（1）水的用量；（2）萃余相的量及醋酸的萃取率操作条件下的平衡数据见习题 1解：（1）物系的溶解度曲线及辅助曲线如附图所示由原料组成Xf=0.3可确定原料的相点F,由萃余相的组成xa=0.1可确定萃余相的相点R借 助辅助曲线，由R可确定萃取相的相点E联结RE、FS,则其交点M即为萃取操作的物系 点由杠杆规则可得（2）由杠杆规则可确定萃余相的量习题2附图由附图可读得萃取相的组成为什仃 e 0.142423 -791萃取率==76.2%1000 0.33 .在三级错流萃取装置中，以纯异丙醴为溶剂从含醋酸质量分数为30%的醋酸水溶液中提取醋酸。

已知原料液的处理量为2000 kg,每级的异内醴用量为800 kg,操作温度为20 C, 试求（1）各级排出的萃取相和萃余相的量和组成；（2）若用一级萃取达到同样的残液组 成，则需若干千克萃取剂20 C时醋酸（A）冰（B）方丙醴（S）的平衡数据如下：习题3附表 20 C时醋酸（A）/（B）-异内醴（S）的平衡数据（质量分数）水 相有机相醋酸（A）水（B）异丙醛（S）醋酸（A）水（B）异丙醛（S）0.6998.11.20.180.599.31.4197.11.50.370.798.92.8995.51.60.790.898.46.4291.71.91.91.097.113.3484.42.34.81.993.325.5071.73.411.43.984.736.758.94.421.66.971.544.345.110.631.110.858.146.4037.116.536.215.148.7解：由平衡数据在直角三角形坐标图上绘出溶解度曲线及辅助曲线，如附图所示由原料组成xf=0.3,在图中确定原料相点F由物料衡算确定一级萃取物系的组成由此可确定一级萃取物系点 Mi的位置借助辅助曲线，通过试差彳图可由Mi确定一级 萃取的萃取相点Ei和萃余相点Rio由杠杆规则可得习题3附图由附图可读得一级萃取相和萃余相的组成为由Ri的量及组成，以及所加萃取剂的量，通过物料衡算可求得二级萃取的物系点M2与一级萃取计算方法相同可得E2 =930kgR2 =1800 kg与二级萃取计算相同，可得三级萃取计算结果E3 = 920 kgR3 =i890 kg(2)若采用一级萃取达到同样的萃取效果，则萃取物系点为附图中的N点。

由杠杆规则可得4 .在多级错流萃取装置中，以水为溶剂从含乙醛质量分数为 6%的乙醛一甲苯混合液中 提取乙醛已知原料液的处理量为1 200kg/h,要求最终萃余相中乙醛的质量分数不大于0.5%每级中水的用量均为250 kg/ho操作条件下，水和甲苯可视为完全不互溶，以乙醛质量比表 示的平衡关系为Y=2.2XO试求所需的理论级数习题4附图解：（a）直角坐标图解法 在X、直角坐标图上绘出平衡曲线 Y=2.2X,如附图所示原料中稀释剂的量为操作线的斜率为过Xf作斜率为4512的直线，与平衡线交于 Yi,则XfYi为一级萃取的操作线过 Yi 作Y轴的平行线，与X轴交于Xi过Xi作XfYi的平行线，与平衡曲线交于Y2, X1Y2即为二 级萃取的操作线同理可作以后各级萃取的操作线，其中Xi为第i级萃余相的组成，直至Xn小于或等于所规定的组成0.005为止操作线的条数即为理论级数，即n=7（b）解析法 由于B与S不互溶，故可采用式（10 W5）计算理论级数取n=7也可采用迭代计算求理论级数平衡关系为操作关系为由此可得迭代关系为迭代计算结果为即所需理论级数为7级5 .在多级逆流萃取装置中，以水为溶剂从含丙酮质量分数为 40%的丙酮制酸乙酯混合液中提取丙酮。

已知原料液的处理量为 2 000kg/h,操作溶剂比（SF）为0.9,要求最终萃余相中丙酮质量分数不大于 6%,试求（1）所需的理论级数；（2）萃取液的组成和流量 操作条件下的平衡数据列于本题附表习题5附表 丙酮（A）制酸乙酯（B）冰（S）的平衡数据（质量分数）萃取相萃余 相丙酮（A）醋酸乙酯（B）水（S）丙酮（A）「醋酸乙酯（b1水（S）07.492.6096.33.53.28.388.54.89i.04.26.08.086.09.485.65.09.58.382.2i3.580.56.0i2.89.278.0i6.677.26.2i4.89.875.420.073.07.0i7.5i0.272.322.470.07.62i.2ii.867.027.862.0i0.226.4i5.058.632.65i.0i3.2解：（i）由平衡数据在直角三角形坐标图上绘出溶解度曲线及辅助曲线，如附图所示由原料组成xf=0.40,在图中确定原料相点 FF=i000kg/h、SF=0.9,再根据杠杆规则可确 定F、S的和点Mo由最终萃取要求Xn=0.06确定Rno联结Rn、M,其延长线与溶解度曲线习题5 附图交于Ei, FEi、RnS两线的交点A即为操作点。

借助辅助曲线作图可得Ei的共腕相点Ri （第一级萃取萃余相点），联结 Ri A与溶解度 曲线交于E2同理可找到R2、R3……，直至萃余相的组成小于0.06为止，操作线的条数即 为理论级数由作图可得n=6（2）联结S、Ei,并延长交AB与E', E即为萃取液的相点，读图可得由杠杆规则可得6 .在多级逆流萃取装置中，以纯氯苯为溶剂从含叱噬质量分数为35%的叱噬水溶液中提取叱噬操作溶剂比（S/F）为0.8,要求最终萃余相中叱噬质量分数不大于 5%操作条 件下，水和氯苯可视为完全不互溶试在XV直角坐标图上求解所需的理论级数， 并求操作 溶剂用量为最小用量的倍数操作条件下的平衡数据列于本题附表习题6附表 叱噬（A）/（B）家苯（S）的平衡数据（质量分数）萃取 相萃余 相口比此（A）水（B）氯苯（S）口比咤（A）水（B）氯苯（S）0ii.050.050.6799.9588.2805.0299.9294.820.080.i618.951.1579.9011.0588.710.2424.101.6274.4818.980.720.3828.602.2569.1525.5073.920.5831.552.8765.5836.1062.051.8535.053.5961.044.9550.874.1840.606.4053.053.2037.908.9049.013.2037.8049.013.2037.80解：将以质量分数表示的平衡数据转化为质量比表示，其结果列于附表2中习题6附表2萃取相-00.1250.2370.3240.4140.4810.5750.7661.30（丫）萃余相00.05290.1250.2340.3450.5820.8841.403.71（X）由表中数据在X一直角坐标系中绘出平衡曲线，如附图中曲线""Y1Y2BQ所示C由S/F=0.8及XF =0.35可得操作线的斜率由最终萃取要求可确定点Xn,习题6附图过点Xn作斜率为0.8125的直线与直线。

3言=端=0.538交于J,则XnJ即为操作线在平衡曲线与操作线之间作阶梯至XV0.053,所作的级梯数即为理论级数由作图可得理论级数为当萃取剂用量最小时，操作线的斜率最大，此时的操作线为XnB,其斜率为7 .在25 c下，用纯溶剂S在多级逆流萃取装置中萃取 A、B混合液中的溶质组分A原 料液处理量为800 kg/h,其中组分A的含量为32% （质量分数，下同），要求最终萃余相中 A的含量不大于1.2%采用的溶剂比（S/F）为0.81试求经两级萃取能否达到分离要求操作范围内级内的平衡关系为解：本题为校核型计算，但和设计性计算方法相同若求得的X2,A <0.012 ,说明两级逆流萃取能满足分离要求，否则，需增加级数或调整工艺参数（1）对萃取装置列物料衡算及平■衡关系式F +S=1.81F =Ei +R =1.81x800 = 1448(a)组分 A800 M0.32 = E/, a +0.012R(b)组分 S800x0.81 =E1y卜 S+x2,SR2(c)式中y, a = 0.7曾 14A(d)y, s=0.996—y,A(e)x2, S =0.01 +0.06x2, A(f)联立式(a)〜式(f),得(1)对第一理。