化工原理第十章液-液萃取和液-固浸取.pdf

第十章液-液萃取和液-固浸取1.25℃时醋酸（A）–庚醇-3（B）–水（S）的平衡数据如本题附表所示。习题1附表1溶解度曲线数据（质量分数/%）醋酸（A）庚醇-3（B）水（S）醋酸（A）庚醇-3（B）水（S）0习题1附表2联结线数据（醋酸的质量分数%）水层庚醇-3层水层庚醇-3层试求：（1）在直角三角形相图上绘出溶解度曲线及辅助曲线，在直角坐标图上绘出分配曲线。（2）确定由200kg醋酸、200kg庚醇-3和400kg水组成的混合液的物系点位置。混合液经充分混合并静置分层后，确定两共轭相的组成和质量。（3）上述两液层的分配系数k及A选择性系数。（4）从上述混合液中蒸出多少千克水才能成为均相溶液解：（1）溶解度曲线如附图1中曲线SEPHRJ所示。辅助曲线如附图1曲线SNP所示。分配曲线如附图2所示。（2）和点醋酸的质量分率为200x0.25A200200400水的质量分率为400x0.50S200200400由此可确定和点M的位置，如附图1所示。由辅助曲线通过试差作图可确定M点的差点R和E。由杠杆规则可得1313RM800kg260kg4040EMR800260kg540kg习题1附图1习题1附图2由附图1可查得E相的组成为y0.28,y0.71,y0.01ASBR相的组成为x0.20,x0.06,x0.74ASB（3）分配系数y0.28kA1.4Ax0.20Ay0.01kB0.0135Bx0.74B选择性系数k1.4A103.7k0.0135B（4）随水分的蒸发，和点M将沿直线SM移动，当M点到达H点时，物系分层消失，即变为均相物系。由杠杆规则可得3434HM800kg494.5kg5555需蒸发的水分量为MH800494.5kg305.5kg2.在单级萃取装置中，以纯水为溶剂从含醋酸质量分数为30%的醋酸–庚醇-3混合液中提取醋酸。已知原料液的处理量为1000kg/h，要求萃余相中醋酸的质量分数不大于10%。试（1）水的用量；（2）萃余相的量及醋酸的萃取率。操作条件下的平衡数据见习题1。解：（1）物系的溶解度曲线及辅助曲线如附图所示。由原料组成x=可确定原料的相点F，由萃余相的组成x=可确定萃余相的相点R。借助辅助曲FA线，由R可确定萃取相的相点E。联结RE、FS，则其交点M即为萃取操作的物系点。由杠杆规则可得F37S263737SF1000kg1423kg2626习题2附图（2）由杠杆规则可确定萃余相的量。R49M161616RM10001423kg791kg4949由附图可读得萃取相的组成为y0.14A0.142423791萃取率=76.2%10000.33.在三级错流萃取装置中，以纯异丙醚为溶剂从含醋酸质量分数为30%的醋酸水溶液中提取醋酸。已知原料液的处理量为2000kg，每级的异丙醚用量为800kg，操作温度为20℃，试求（1）各级排出的萃取相和萃余相的量和组成；（2）若用一级萃取达到同样的残液组成，则需若干千克萃取剂。20℃时醋酸（A）–水（B）–异丙醚（S）的平衡数据如下：习题3附表20℃时醋酸（A）–水（B）–异丙醚（S）的平衡数据(质量分数)水相有机相醋酸（A）水（B）异丙醚（S）醋酸（A）水（B）异丙醚（S）解：由平衡数据在直角三角形坐标图上绘出溶解度曲线及辅助曲线，如附图所示。xF由原料组成F=，在图中确定原料相点。由物料衡算确定一级萃取物系的组成20000.3x0.214A2000800800x0.286S2000800由此可确定一级萃取物系点M的位置。借助辅助曲线，通过试差作图可由M确定一级萃11习题3附图取的萃取相点E和萃余相点R。由杠杆规则可得11R50M34.51134.534.5RM2800kg1932kg50150EMR28001932kg868kg111由附图可读得一级萃取相和萃余相的组成为y0.1101x0.2551由R的量及组成，以及所加萃取剂的量，通过物料衡算可求得二级萃取的物系点M。与12一级萃取计算方法相同可得E930kg2R1800kg2y0.102x0.232与二级萃取计算相同，可得三级萃取计算结果E920kg3R1890kg3y0.083x0.213（2）若采用一级萃取达到同样的萃取效果，则萃取物系点为附图中的N点。由杠杆规则可得F37.5S26.537.537.5SF2000kg2830kg26.526.54.在多级错流萃取装置中，以水为溶剂从含乙醛质量分数为6%的乙醛—甲苯混合液中提取乙醛。已知原料液的处理量为1200kg/h，要求最终萃余相中乙醛的质量分