第四章萃取得习题解答
2.在单级萃取装置中,用纯水萃取含醋酸309毛(质量分数,下同)得醋酸一庚晦3棍合液1刷屿,要求萃余相中醋酸组成不大于1096。
操作条件下得平衡数据见习题1。
试求:")水得用量为若干公斤?(2)萃余相得量及醋酸得萃余率(即萃余相中得醋酸占原料液中醋酸得百分数)。
解:由在边上确定、(见习题1附图1) 5联接过
由在溶解度曲线上确定,过作联结线并与线交于,则水得用量与萃余相得量可根据杠杆规则确定,即
（1）水得用量
（2）萃余相得量与萃余率
所以萃余率＝
3、在25℃下,用甲基异丁基甲酮(MBK)从含丙酮40%(质量分数)得水溶液中萃取丙酮。
原料液得流量为1500kg/h。
试求:
(1)当要求在单级萃取装置中获得最大组成得萃取液时,萃取剂得用量为若干(kg/h)?
(2)若将(l)求得得萃取剂用量分作两等份进行两级错流萃取,试求最终萃余相得流量与组成。
(3)比较(1)(2)两种操作方式中丙酮得回收率(即萃出率)。
操作条件下得平衡数据见本题附表。
习题3附表1溶解度曲线数据(质量分数)
习题3附表2联结线数据(丙酮得质量分数)
解:根据附表数据绘溶解度曲线及辅助曲线如附图所示
(1)萃取剂用量
过作溶解度曲线得切线并延长交边于点,过点作联结线与交于点,利用杠杆规则求得
（3）两级错流萃取得最终萃余相得组成与流量
每级溶剂得用量
由与得流量确定,且
过作联结线,由杠杆规则确定
联结,由与确定,过作联结线
由杠杆规则确定第二级萃余相得流量,即
由图读得
（4）两种操作方式中丙酮得萃取率
单级萃取:
丙酮得萃取率
4、在多级错流接触萃取装置中,以水作萃取剂从含乙醛6%(质量分数,下同)得乙醛一甲苯混合液中提取乙醛。
原料液得流量为120kg/h,要求最终萃余相中乙醛含量不大于0、5%。
每级中水得用量均为25kg/h。
操作条件下,水与甲苯可视作完全不互溶,以乙醛质量比组成表示得平衡关系为:Y=2、2X。
试在X-Y坐标系上用作图法与解析法分别求所需得理论级数。
解:由题给条件可知
（1）用作图法求理论级数
由平衡关系知,分配曲线为通过原点得直线,如本题附图所示
操作线斜率为:
由在横轴上确定点、过点作斜率为得操作线交分配曲线于点,点代表第一级所对应得萃取相与萃余相组成得坐标点,过点作轴得垂线交轴于点,过点做操作线,如此重复,。
即共需6、5个理论级。
（2）解析法求理论级数
5.将习题3得两级错流接触萃取改为两级逆流接触萃取,其她条件均相同,试求丙嗣得萃取率。
解:由题给条件知 ,,
由习题3得平衡数据作溶解度曲线与辅助曲线,由已知量确定点
由于为未知,故需试差法。
即先假设,若由作图求得得与假设相符,则计算结果有效。
假设,由此确定,连接,延长后与溶解度曲线交于,联结与,两线近似平行,可按操作线平行试差。
试差结果表明,原设正确,由图读得。
根据杠杆规则
丙酮得萃取率
6.在级式接触萃取器中用纯溶剂S逆流萃取A、B棍合液中得溶质组分A。
原料液得流量为1000kg/h其中A得组成为0、30(质量分数,下同),要求最终萃余相
中A得质量分数不大于0、010采用得溶剂比(S/F)为0、8。
操作范围内得平衡关系为
试求所需得理论级数。
解:已萃取装置为对象做物料衡算
组分
组分
式中
联立以上各式,解得
又由解得
对第一级列物料衡算及平衡关系式,得
组分
组分
解得
又由解得
两个理论级即可满足分离要求
7.某混合液含A、B两组分,在填料层高度为3m得填料塔内用纯搭剂S逆流萃取混合液中得组分A。
原料液流量为1500kg/h,其中组分A得质量比组成为0、018,要求组分A得回收率不低于90%,溶剂用量为最小用量得1、2倍,试求:(1)溶剂得实际用量,kg/h(2)填料层得等板高度HETS,取K
=0、855,再用解析法计算;(3)
A。
填料层得总传质单元数N
OR
操作条件下得分配曲线数据如本题附表所示。
组分B、S可视作完全不互溶。
习题7附表
解:由题给数据在坐标系中绘出分配曲线,由图瞧出,
在操作条件下,分配曲线为过原点得直线。
由于组分为完全不互溶,操作线也为直线。
故可用对数平均推动法求解
由题给条件知 ,
（1）求溶剂用量
由及在轴上定出及两点,过作轴得垂直线交分配曲线于点,连接线,此即最小溶剂用量得操作线。
所以
（2）等板高度
图解法求
由,过作操作线,在操作线与分配曲线之间作梯级,共需7个理论板。
解析法求
则
1111111
ln(1)ln(1) 6.64 ln ln1.08 1.0810.9 1.08
F
m m n m
X
n
A A X A
⎡⎤⎡⎤
=-+=-+=⎢⎥⎢⎥
-
⎣⎦
⎣⎦
取
所以:
（3）传质单元数
用对数平均推动法计算由图读得
则
用萃取因子法求解
11111111ln (1)ln (1) 6.89611/111/1.08 1.0810.9 1.08m m A m n A A A ϕ⎡⎤⎡
⎤=-⨯+=-⨯+=⎢⎥⎢⎥----⎣⎦⎣⎦
两种方法计算得结果一致。