【免费下载】化工原理萃取大题

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：Z F =0.35/(1-0.35)=0.54 Z N =0.06/(1-0.06)=0.064Ymax=0.65×0.54=0.351(B/S)min=(Ymax-Z)/(Z F -Z N )=(0.351-0)/(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=2592 kg/h 2、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X A °=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 y A °=(βX A °)/[1＋(β-1)X A °]=8×0.3/(1＋7×0.3)=0.774 X F =40/(40＋60)=0.4 又 S=F=200 kg 据物料衡算(杠杆法则)： E°=F×(X F -X A °)/(Y A °-X A °)=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Y A = 1.2X A (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)/(BX F )=X/X F ∴ X=X F φR Y=KX=KφR X F 物料衡算：SY=B(X F -X)∴ S/B=(X F -X)/Y=X F (1-φR )/(KφR X F )=(1-0.05)/(1.2×0.05)=15.83 kgS/kgB 4、 用纯溶剂S 进行单级萃取，X F =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y A °。

(设所涉及范围内分配系数K A 均相同)解：(1) ∵ y A =x A ∴ k A = y A /x A = 1 又 S/F = 1 5、 连FS 取中点即M 点，过M 点作ER 平行于BS ，脱溶剂S 后得x A °=0.1 y A °=0.5∴选择性系数β=[y A °/(1-y A °)]/[x A °/(1-x A °)]=[0.5/(1-0.5)]/[0.1/(1-0.1)]=9 (2)联点S 、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y A °=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k A =1。

试求：⑴ 选择性系数β；⑵ 当(S/F)min 时，萃取液组成y A °。

解：(1) 连R°、S 得R 点，作RE 平行于BS(∵k A =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'点脱溶剂得y A°=0.757、 采用纯溶剂S 进行单级萃取中，已知X F =0.3(质量分率)，萃取相浓度为y A /y B =1.5，图中 P 点为临界互溶点，并知分配系数k A =2。

试求：溶剂比S/F 为多少?解：y A /y B =y A °/(1-y A °)=1.5解知：y A °=0.6。

连y A °,S 得E 点，E 点y A =0.08由k A =y A /x A =2，定x A →R 点。

连E 、R 与F 、S ，交点 M=F ＋S=E ＋R S/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，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y A °=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＝69.5 Kg/h 10、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），要求萃余液的组成不大于0.1。

试用图解法计算该物系Ｓ与Ｂ有互溶性变化时, 溶剂用量与萃取液组成的变化。

（可认为互溶性变化时，A 的分配系数基本不变，K A =2）附：该物系在不同温度下的溶解度曲线。

解：S ＝F×18.5／25.5＝0.725F Y 1'＝0.78 S' ＝21.F ／23＝0.935F S' ＝0.935S ／0.725＝1.29S Y 2'＝0.42 Y 1'＝0.78／0.42×Y 2'＝1.86Y 2'。

11、有一实验室装置将含A10%的AB50公斤和含A80%的AB20kg 混合后，用溶剂S 进行单级萃取，所得萃取相和萃余相脱溶剂后又能得到原来的10%A 和80%A 的溶液。

问此工作状态下的选择性系数β=? 解：β=(y A /x A )/(y B /x B ) = (y A '/x A ')/(y B '/x B ') = (0.1/0.8)/(0.9/0.2) = 1/3612、某A 、B 混合液用纯溶剂 S 单级萃取。

已知：F=100kg/h ，X F =0.4(质量分率，下同)。

k A =1，萃余相的组成X A /X B =1/3。

试求: ⑴萃余液量；⑵溶剂量。

解：(1) x A /x B =x A °/x B °=x A °/(1-x A °)=1/3解知萃余液组成x A °=0.25，连R 1°S 得R 点。

作RE平行于BS ，连SE 延长与AB 边交于点E',得萃取液组成y A °=0.75。

据杠杆法则：E°=F×(x F -x A )/(y A -x A )=100×(0.4-0.25)/(0.75-0.25) =30 kg/h(2) RE 与FS 交点M 。

S=F×FM/SM=100×24/24 = 100kg/h以上答案由于在查图中会因人而有所出入，因此评分标准着重思路与概念，作图步骤说明从简。

凡萃取作图题解均依此为准，以后不再重复说明了。

13、已知：单级萃取中采用纯溶剂。

料液组成X F = 0.3(质量分率，下同)，选择性系数为6 ，在萃余相中X A /X B =0.25，k A <1。

试求:⑴ 萃取液量与萃余液量的比值；⑵ 溶剂比S/F 是最小溶剂比(S/F)min 的倍数(用线段表示)。

解：(1) y A /y B =β×x A /x B =6×0.25=1.5 ∴ y A °/(1-y A °)=1.5 → y A °= 0.6又x A °/(1-x A °)=0.25→x A °=0.2连R°、S 及E °、S 得R 点及E 点(使k A <1满足) E°/R°=(x F -x A °)/(y A °-x F )=(0.3-0.2)/(0.6-0.3)=1/3 (2) S/F=FM/SM (S/F)min=FM'/SM' ∴(S/F)/(S/F)min=FM/SM×SM'/FM'14在两个理论级的逆流萃取设备中，B-S完全不互溶。

已知分配系数K=Y A/X A=1，(Y、X--均为比质量分率)，料液F=100kg/h，其中含A20%(质量%)，使用40kg/h纯溶剂S 进行萃取。

试求：最终萃余液中A的浓度X2(kgA/kgB)。

解：对第二级作物料衡算: B(X1-X2)=S(Y1-Z) Z=0相平衡方程: Y2=KX2两式联解得: X2=X1/(1＋SK/B)=X1/(1＋1/A)对整个系统(两级)作物料衡算: B(X F-X2)=S(Y1-Z) Z=0相平衡方程: Y1=KX1经整理得: X2=X F/(1＋1/A＋1/A2)萃取因数1/A=SK/B=40×1/80=0.5 A=2∴X F=x F/(1-x F)=0.2/(1-0.2)=0.25 kgA/kgBB=F/(1＋X F)=100/(1＋0.25)=80∴ X2=0.25/(1＋0.5＋1/22=0.25/1.75=0.142815拟设计一个多级逆流接触萃取塔。

在操作范围内所用纯溶剂S与料液中稀释剂B完全不互溶；以质量比表示的分配系数为2。

已知入塔顶F=100kg/h，其中含溶质A 为0.2(质量分率)，要求出塔底的萃余相中A的浓度降为0.02(质量分率)。