化工原理萃取大题

化工原理萃取大题

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1、1.、在逆流连续操作的塔内,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配系数为0.65,即:Y=0.65X,原料的流率为1200kg/h,其中含丙酮0.35(质量分率,下同),要求萃余相中丙酮含量不大于0.06。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/(1-0.35)=0.54ZN=0.06/(1-0.06)=0.064Ymax=0.65×0.54=0.351(B/S)min=(Ymax-Z)/(ZF-ZN)=(0.351-0)/

2、(0.54-0.064)=0.74(S/B)min=1/0.74=1.35Smin=1.35×1200=1620实际用水量S=1.6×1620=2592kg/h2、在B-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40:60。采用纯溶剂S=200kg,溶剂比为1,脱除溶剂后萃余液浓度XA°=0.3(质量分率),选择性系数β=8。试求萃取液量E°为多少kg?解:萃取液浓度yA°=(βXA°)/[1+(β-1)XA°]=8×0.3/(1+7×0.3)=0.774XF=40/(40+60)=0.4又S=F=200kg据物料

3、衡算(杠杆法则):E°=F×(XF-XA°)/(YA°-XA°)=200×(0.4-0.3)/(0.774-0.3)=42.23、使用纯溶剂S对A、B混合液作萃取分离。在操作范围内,S-B不互溶,平衡关系YA=1.2XA(Y、X均为比质量分率),要求最终萃余相中萃余分率φR=0.05。试求用单级萃取时,每kg稀释剂B中,溶剂S消耗量kg。解:φR=(BX)/(BXF)=X/XF∴X=XFφRY=KX=KφRXF物料衡算:SY=B(XF-X)∴S/B=(XF-X)/Y=XF(1-φR)/(KφRXF)=(1-0.05)/(1.2×0.

4、05)=15.83kgS/kgB4、用纯溶剂S进行单级萃取,XF=0.15(质量分率,下同)。萃取相中A的浓度与萃余相中A的浓度相同。采用溶剂比为1。试求:⑴选择性系数β;⑵当溶剂用量为最少时,求萃取液浓度yA°。(设所涉及范围内分配系数KA均相同)解:(1)∵yA=xA∴kA=yA/xA=1又S/F=15、连FS取中点即M点,过M点作ER平行于BS,脱溶剂S后得xA°=0.1yA°=0.5∴选择性系数β=[yA°/(1-yA°)]/[xA°/(1-xA°)]=[0.5/(1-0.5)]/[0.1/(1-0.1)]=9(2)联点S、

5、F,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、E'两点延伸到AB上得yA°=0.76、已知AB混合液组成如图中F点所示。用纯溶剂单级萃取。萃余液的组成在R°点,物系的分配系数kA=1。试求:⑴选择性系数β;⑵当(S/F)min时,萃取液组成yA°。解:(1)连R°、S得R点,作RE平行于BS(∵kA=1)得E点,连ES延伸到AB边得E°,其组成为0.6∴β=[0.6/(1-0.6)]/[0.2/(1-0.2)]=6(2)过M'点(该点满足(S/F)min条件),作M'E'平行于BS,过E'点脱

6、溶剂得yA°=0.757、采用纯溶剂S进行单级萃取中,已知XF=0.3(质量分率),萃取相浓度为yA/yB=1.5,图中P点为临界互溶点,并知分配系数kA=2。试求:溶剂比S/F为多少?解:yA/yB=yA°/(1-yA°)=1.5解知:yA°=0.6。连yA°,S得E点,E点yA=0.08由kA=yA/xA=2,定xA→R点。连E、R与F、S,交点M=F+S=E+RS/F=FM/SM=45/15=3(倍)8、现有含A组分30%(质量%)的A+B混合物,采用溶剂S进行萃取,A、B、S三元混合物的溶解度曲线如图示。试求用单级萃取器时

7、,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yA°=55%;S=(MF/MS)×F。9、有A、B、S三种有机液体,A与B、A与S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100Kg/h。试求:①若采用单级萃取,萃取液可达到最大浓度为多少?②当进料为含A30%的AB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:①从S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'=86%。②从E点作AB平行线和辅助线交于P点,从P点对BS画平行线与溶解

8、度线交点为R,S和R联线的延长线与AB交点R',X'=7%。FM×F=MS×S∴S=MF/MS×F=(41/59)×100=69.5Kg/h10、一混合液由A、B组成,现用溶剂S对A进行单级萃取,已知XF=0.3(质量分率,下同),要

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