化工原理萃取大题(2)

Y1=2XF=2×0.25=0.5 ∴ Smin=80×(0.25-0.02041)/0.5=36.73 kg/h (2) Y1=(B/S)(XF-XN)=(80/60)(0.25-0.02041)=0.306 X1=Y1/K=0.306/2=0.153

Y2=(B/S)(X1-XN)=(80/60)(0.153-0.02041)=0.177 X2=Y2/K=0.177/2=0.0884

16 在单级萃取操作中B-S部分互溶， 进料中含A50kg，含B50kg.用纯溶剂萃取.已知萃取相浓度yA/yB=11/5，萃余相浓度xA/xB=1/3，试求: ⑴选择性系数β；⑵萃取液量与萃余液量之比值E°/R°。

解：(1) β=(yA/yB)/(xA/xB)=(11/5)/(1/3)=6.6

(2) 进料中溶质A的组成 xF=50/(50＋50)=0.5 (质量分率，下同) xA/xB=xA°/xB°=xA°/(1-xA°)=1/3 → xA°=0.25 yA/yB=yA°/(1-yA°)=11/5 → yA°=0.6875 ∴ E°/R°=(xF-xA°)/(yA°-xF)=(0.5-0.25)/(0.6875-0.5)=1.33

17 已知在最小溶剂比(S/F)min时操作点Δmin的位置如下图所示。今以S/F=1.2(S/F)min进行逆流多级萃取，试求此时操作点Δ的位置。

解：连F、Δmin两点交E'点，RNE'与FS两线交点M'，则(S/F)min=FM'/SM'=31/31=1 当S/F=1.2(S/F)min时，M'点延伸至M点。设延伸长度为Xmin，则： S/F=(FM'+X)/(SM'-X)=(31+X)/(31-X)=1.2×1 解知：X=2.82 mm

确定了M点，连RN、M两点延伸至E点，连F、E两点延长交于Δ点。

18、某混合液含溶质A30%（质量%，下同）原溶剂B70%，用纯溶剂S进行单级萃取，要求萃余液中A的浓度不超过10%，此时A组分的分配系数kA=1.5。试求： １．所需溶剂比；

２．所得萃取液中A的浓度； ３．过程的选择性系数。 物系的溶解度曲线如图所示。

解：１.在相图上找到R' 点，连R',S，交平衡线于R点。由图读出R中溶质浓度约为9％。 ∵ ｋA＝YA/XA ∴ YA＝ｋAXA＝1.5×9％＝13.5％

由此知E如图。

联S、E并延长交于AB于E'，联R及E,与SF线交于M点，由此知： 所需溶剂比为S／F＝MF／SM＝0.6/0.4＝3／2 ２．由E' 知，萃取液中A的浓度为YA' ＝53％

３．β＝(yA/yB)/(xA/xB) =(yA'/yB')/(xA'/xB')=[0.53/(1-0.53)]/(0.1/0.9)β＝10.1

19、溶质A，原溶剂B，萃取剂Ｓ所构成的三元系统的溶解度曲线如图所示。原溶液含A35%、B65%，采用单级萃取。所用萃取剂为含A为5%，S为95%的回收溶剂。求：

（１）当萃取相中A的浓度为30%时，每处理100Kg原料液需用多少Kg回收 溶剂？ （２）在此原料条件下，单级萃取能达到的萃余相中A的最低浓度为多少？ 解：(1) XF=0.35， YA=0.3， XA=0.2 作图 FM/MS' =34/67=S'/F=0.507 S' =100×0.507=50.7 Kg

(2) 如图，Xmin =0.06

20含40%(质量，下同)丙酮的水溶液，用甲基异丁基酮进行单级萃取。欲使萃余相中丙酮的含量不超过10%，求：

⑴ 处理每吨料液所需的溶剂量； ⑵ 萃取相与萃余相的量； ⑶ 脱溶剂后萃取相的量； ⑷ 丙酮的回收率。 解：⑴ S/F=MF/MS=63/45=1.4 S=1.4 F=1.4吨

⑵ R＋E=S＋F=1.4＋1=2.4吨 R/E=ME/MR=20/54=0.37 解得: E=1.75 R=0.65

⑶ R°＋E°=F=1 R°/E°=FE°/FR°=45/30=1.5 解得: E°=0.4吨 R°=0.6吨 ⑷ Y°=0.83 回收率η=(E°y°)/(FXF)=(0.4×0.83)/(1×0.4)=0.83

21、 用一单级接触式萃取器以S为溶剂，由A、B溶液中萃取出A。若原料液的质量组成为45%。质量为120kg，萃取后所得萃余相中A的含量为10%(质量百分数)，求： ⑴ 所需萃取剂用量；

⑵ 所得萃取相的质量和组成；

⑶ 若将萃取相溶剂全部回收后，所得萃取液的质量和组成。

解：⑴ S/F=MF/MS=56/51=1.098 S=120×1.098=131.8 kg

⑵ M=S＋F=131.8＋120=251.8 kg E/M=MR/RE=49/65=0.754 E=0.754×251.8=189.8 kg 其中 A=23％ S=66％ B=11％

⑶ YA°=75％ YB°=25％ E°/F=FR°/R°E°=35/65=0.538 E°=120×0.538=64.56 kg

22、某混合物含溶质A20%，稀释剂B80%，拟用纯溶剂 S进行单级萃取，要求萃余液中A的含量为10%，溶解度曲线如图示。在操作范围内溶质A的分配系数KA=1，试求:

⑴ 当处理 100kg原混合液时，需溶剂用量为多少kg?

⑵ 所得萃取液中A的浓度为多少? ⑶ 过程的选择性系数为多少?

⑷ 用什么办法在不影响萃取液中 A的含量的条件下，减少萃余液中A的含量。

S=F×MF/MS=100×48/38=126 解：⑴

kg

y°=30% ⑵

⑶

β=(yA°/yB°)/(xA°/xB°)=(0.3/0.1)/(0.7/0.9) = 3.857

⑷ 用多级逆流萃取

23用溶剂S萃取A、B二组分混合液中的A。操作条件下A-B-S系统的相图见本题附图。已知料液处理量为1000kg/h，其中含A35%(质量)。今欲通过连续逆流萃取获得最高浓度的萃取液，且要求萃余相中含A不超过5%(质量)，求溶剂用量、萃取液浓度及所需理论级数。

解：S/F=MF/MS=40/65=0.615 S=0.615×1000=615 kg/h

由S作曲线的切线得 Y1°max = 0.8 NT=2