化工原理萃取大题

1、精品文档1k迎下载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)/(0.54-0.064)=0.74(S

2、/B)mi n=1/0.74=1.35Smin=1.35 200=1620实际用水量 S=1.6 X1620=2592 kg/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3=8。 试求萃取液量 E为多少 kg?解：萃取液浓度 yA(3XA)/1+ (31)XA=8X).3/(1 + 70.3)=0.774XF=40/(40+ 60)=0.4又 S=F=200 kg据物料衡算(杠杆法则)：EFXF-XA/(YA-XA)=2000.4-0.3)/(

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样 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：()R=(BX)/(BXF)=X/XF X=XFY=KX=K 如斤物料衡算：SY=B(X-X)S/B=(XF-X)/Y=XF(1-$R)/(KQRXF)=(1-0.05)/(1.20.05)=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

4、。采 用溶剂比为 1。试求：选择性系数3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)TyA=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=0.1 yA=0.5选择性系数3=y A/(1-yA/XA/(1-XA)=0.5/(1-0.5)/0.1/(1-0.1)=9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精品文档2k迎下载连 S、E两点延伸到 AB 上得 yA =0.7精品文档3k迎下载6、已知 AB 混合液组成如图中

5、 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：选择性系数 当(S/F)min 时，萃取液组成杠解：(1)连 R S 得 R 点，作 RE 平行于 BS(vkA=1) 得 E点，连 ES 延伸到 AB 边得 E,其组成为 0.6 3 =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 ME平行于 BS 过 E点脱溶剂得 yA0.757、采用纯溶剂 S 进行单级萃取中，已知XF=0.3(质量分率)，解：yA/yB=yA/(1-yA)=1.5解知：yA=0.6。连 yA,S 得 E点，E 点 yA=0.08

6、由 kA=yA/xA=2，定XATR 点。连 E、R 与 F、S,交点 M=F+S=E+ RS/F=FM/SM=45/15=3(倍)MAB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？精品文档4k迎下载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 yA55% S=（MF/MS）汗。9、 有 A、B、S 三种有机液体，A

7、 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%勺 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：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 %。 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 XF= MSXS10、一混合液由A、E组成，现用溶剂S对A进行单级萃取，已知XF=0.3（质量

8、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E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，KA=2）附：该物系在不同温度下的溶解度曲线。Fryn S=MfyMSXF=(41/59) X100=69.5 Kg/h精品文档5k迎下载解：S= FX18.5 /25.5 = 0.725FYi = 0.78S = 21.F / 23= 0.935FS = 0.935S / 0.725 = 1.29SY2 = 0.42解：3=(y#XA)/(yB/XB)= (yA/XA)/(yB/X B)= (0.1/0.8)/(0.9/0.2) =

9、 1/3612、某AB 混合液用纯溶剂 S 单级萃取。已知：F=100kg/h ,XF=0.4(质量分率，下同)。kA=1, 萃余相的组成XA/XB=1/3o试求：萃余液量；溶剂量。解：(1) XA/XB=XA/XB=XA/(1-XA)=1/3解知萃余液组成XA=0.25，连 RS 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 yA=0.75 据杠杆法则：:-EF*xF-XA)/(yA-XA)=100*0.4-0.25)/(0.75-0.25)=30 kg/h(2) RE 与 FS 交点 MOS=F FM/SM=10024/24 = 100 kg/h

10、 -.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7图题解均依此为准，以后不再重复说明了。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沪？精品文档6k迎下载13、已知：单级萃取中采用纯溶剂。料液组成XF= 0.3(质量分率，下同)，选择性系数为 6，在萃余相中XA/XB=0.25, kA1o试求：精品文档7k迎下载 萃取液量与萃余液量的比值;溶剂比 S/F 是最小溶剂比(S/F)min 的倍数(用线段表示)。解：y JyB=BXWxB=6X).25=1.5 yA1-yA)=1

11、.5TyA0.6又XA1-XA)=0.25TXA0.2连 R S 及 E、S 得 R 点及 E 点(使 kA两式联解得：X2=XI/(1+SK/B)=XI/(1+ 1/A)对整个系统(两级)作物料衡算：B(XF-X=S(Y1-Z)Z=0相平衡方程：Y1=KX经整理得：X2=XF/(1+ 1/A + 1/A )萃取因数 1/A=SK/B=40 X1/80=0.5 A=2XF=XF/(1-XF)=0.2/(1-0.2)=0.25kgA/kgB15 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 ,

12、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)。试求： 最小的萃取剂用量Smin；(2) 取 S=60kg/h，则离开第二块理论板(理论级)的液相组成 X2kgA/kgB。(塔序由塔顶 算起)。解：(1) XF=XF/(1-XF)=0.2/(1-0.2)=0.25XN=xN/(1-xN)=0.02/(1-0.02)=0.02041B=F/(1+XF)=100/(1+ 0.25)=80 X2=0.25/(1 + 0.5 + 1/22=0.25/1.75=0.1428精品文档8k迎下载B =F/(1+XF)=100/(1+ 0.25)=80Sm

13、i n=B(XF-XN)/Y1(Z=0)Y=2XF=20.25=0.5精品文档9k迎下载 Smin=80 0.25-0.02041)/0.5=36.73 kg/hY1=(B/S)(XF-XN)=(80/60)(0.25-0.02041)=0.306X1=Y1/K=0.306/2=0.153Y2=(B/S)(X1-XN)=(80/60)(0.153-0.02041)=0.177Xa=Y2/K=0.177/2=0.088416 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 yAyB=11/5，萃余相浓度XA/XB=1/3，试求：选择性系数3；

14、萃取液量与萃余 液量之比值 E7R 解：(1)3=(yA/yB)/(XA/XB)=(11/5)/(1=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)=1/3TXA=0.25yA/yB=yA/(1-yA)=11/5TyA=0.6875 E 7R(XF-XA)/(yA-XF)=(0.5-0.25)/(0.6875-0.5)=1.3317 已知在最小溶剂比(S/F)min 时操作点Amin 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，试求此时操作点的位置。解：连 F、Amin 两点交 E

15、点,FNE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)=1.2X1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 点。18、某混合液含溶质A30%(质量%下同)原溶剂 B70%用纯溶剂 余液中 A 的浓度不超过系数 kA=1.5。试求：1所需溶剂比；2所得萃取液中A 的浓度;S 进行单级萃取，要求萃10%此时 A 组分的分配=13.5 %精品文档10k迎下载3过程的选择性

16、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=1.59%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 / 22.由 E知，萃取液中 A 的浓度为YA= 53%3. 3=(yA/yB)/(XA/XB)=(yA/yB)/(XA/XB)=0.53/(1-0.53)/(0.1/0.9)3=10.1精品文档11k迎下载解： S/F=MF/MS=63/45=1.4

17、S=1.4F=1.4 R + E=S+ F=1.4 + 1=2.4 吨 R/E=ME/MR=20/54=0.37 解得：E=1.75R=0.65 R + EF=1R /E FEO/FR =45/30=1.5解得:E 0.4 吨 R0.6 吨 Y 0.83回收率n=(E /(FXF)=(0.4X0.83(1 X).4)=0.8321、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：所需萃取剂用量； 所得萃取相的质量和组成；19、溶质 A 原溶剂 B,萃取剂S所构成的三元系统的溶

18、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：XF=0.35, YA=0.3,XA=0.2作图 FM/MS =34/67=S/F=0.507S =1000.507=50.7 Kg(2) 如图，Xmin =0.0620含40%(质量， 下同)丙酮的水溶液, 酮的含量不超过 10%求：处理每吨料液所需的溶剂量； 脱溶剂后萃取相的量；用甲基异丁基酮进行单级萃取。欲使萃余相中丙 萃取相与萃余相的量；丙酮的回收率。精品文档23 用溶剂 S 萃取AB 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/M