流体通过颗粒层的流动

第十一章 习 题

单级萃取

1．现有含15%（质量）醋酸的水溶液30kg ，用60kg 纯乙醚在25℃下作单级萃取，试求： （1）萃取相、萃余相的量及组成；

（2）平衡两相中醋酸的分配系数，溶剂的选择性系数。 物系的平衡数据如下表：

在25

℃下，水（B ）－醋酸（A ）－乙醚（Ｓ）系统的平衡数据如下表（均以质量％表示）

水层

乙醚层 水 醋酸 乙醚 水 醋酸 乙醚 93.3 88.0 84.0 78.2 72.1 65.0 55.7

0 5.1 8.8 13.8 18.4 23.1 27.9

6.7 6.9

7.2

8.0

9.5 11.9 16.4

2.3

3.6 5.0 7.2 10.4 15.1 23.6

0 3.8 7.3 12.5 18.1 23.6 28.7

97.7 92.6 87.7 80.3 71.5 61.3 47.7

2．图示为溶质（A ），稀释剂（B ）、溶剂（S ）的液液相平衡关系，今有组成为x f 的混合液100kg ，用80kg 纯溶剂作单级萃取，试求： （1）萃取相、萃余相的量及组成；

（2）完全脱除溶剂之后的萃取液E °、萃余液R °的量及组成。 *3．醋酸水溶液100kg ，在25℃下用纯乙醚为溶剂作单级萃取。原料液含醋酸x f =0.20，欲使萃余相中含醋酸x A =0.1（均为质量分率）。试求：

（1）萃余相、萃取相的量及组成； （2）溶剂用量S 。

已知25℃下物系的平衡关系为 y A =1.356 x A 1.201

y S =1.618-0.6399exp(1.96 y A ) 习题2附图 x S =0.067+1.43 x A 2.273

式中y A －与萃余相醋酸浓度x A 成平衡的萃取相醋酸浓度； y S －萃取相中溶剂的浓度； x

S －萃余相中溶剂的浓度； y A 、y S 、x S 均为质量分数。 多级萃取

4．丙酮（A ）、氯仿（B ）混合液在25℃下用纯水作两级错流萃取，原料液中含丙酮40%（质量），每级溶剂比均为1：1。物系的相平衡关系如图所示，试作图以求取最终萃余相中的丙酮的浓度。 5．含醋酸0.20（质量分数，下同）的水溶液100kg ，用纯乙醚为溶剂作多级逆流萃取，采用溶剂比S/F 为1，以使最终萃余相中含醋酸不高于0.02。操作在25℃下进行，物系的平衡方程参见习题3。试

求：最终萃取相的量及组成、最终萃余相的量及组成。 习题4附图

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溶剂与稀释剂完全不互溶时的萃取

6．使用纯溶剂对A、B混合液作萃取分离。已知溶剂S与稀释剂B极少互溶，在操作范围内溶质A在萃取相和萃余相中的平衡浓度可用Y=1.3X表示（Y、X均为比质量分数）。要求最终萃余相中萃余百分数均为ϕ=3%（质

量），试比较单级和三级错流萃取（每级所用溶剂量相等）中，每kg的稀释剂B中溶剂S的消耗量(kg)。

7．拟设计一个多级逆流接触的萃取塔，以水为溶剂萃取乙醚与甲苯的混合液。混合液量为100kg/h，组成为含15%乙醚和85%甲苯（以上均为质量%，下同）。乙醚―甲苯―水物系在本题操作范围内可视为水与甲苯是完全不互溶的，平衡关系可以Y=2.2X表示。（Y为kg乙醚/kg水、X为kg乙醚/kg甲苯），要求萃余相中乙醚的浓度降为1%，试求：（1）最小的萃取剂用量S min；

（2）若所用的溶剂量S=1.5 S min，需要多少理论板数？

思考题

1. 萃取的目的是什么? 原理是什么?

2. 溶剂的必要条件是什么?

3. 萃取过程与吸收过程的主要差别有哪些?

4. 什么情况下选择萃取分离而不选择精馏分离?

5. 什么是临界混溶点? 是否在溶解度曲线的最高点?

6. 分配系数等于 1 能否进行萃取分离操作? 萃取液、萃余液各指什么?

7. 何谓选择性系数? β=1 意味着什么? β=∞意味着什么?

8. 萃取操作温度选高些好还是低些好?

9. 多级逆流萃取中(S/F)min如何确定?

10. 液液传质设备的主要技术性能有哪些? 它们与设备尺寸有何关系?

11. 什么是萃取塔设备的特性速度、临界滞液率、液泛、两相极限速度?

12. 何谓界面骚动现象? 它对液液传质过程有何影响?

13. 传质方向、界面张力随浓度变化的趋势对液滴合并与再分散有何影响?

14. 分散相的选择应考虑哪些因素?

15．什么是超临界萃取？超临界萃取的基本流程是怎样的？

16．液膜萃取的基本原理是什么？液膜萃取按操作方式可分为哪两种类型？

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