化工原理(10)第十章-液-液萃取和液-固浸取练习题.doc

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）(333(B)水（S）醋酸（A）庚醇-3（B）-3(B)-3(B)-3(B)3(B)水（S）096.43.648.512.838.73.593.03.547.57.545.08.687.24.242.73.753.619.374.36.436.71.961.424.467.57.929.31.169.630.758.610.724.50.974.641.439.319.319.60.779.745.826.727.514.90.684.546.524.129.47.10.592.447.520.432.10.00.499.6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6.45.338.226.813.710.642.130.519.814.844.132.626.719.248.137.933.623.747.644.9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及选择性系数。（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水的质量分率为由此可确定和点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。由杠杆规则可得由附图1可查得E相的组成为习题1附图1习题1附图2R相的组成为（3）分配系数选择性系数（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。由杠杆规则可得需蒸发的水分量为2.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xF=0.3可确定原料的相点F，由萃余相的组成xA=0.1可确定萃余相的相点R。借助辅助曲线，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。由杠杆规则可得习题2附图（2）由杠杆规则可确定萃余相的量。由附图可读得萃取相的组成为萃取率=3.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）0.6998.11.20.180.599.31.4197.11.50.370.798.92.8995.51.60.790.898.46.4291.71.91.91.097.113.3484.42.34.81.993.325.5071.73.411.43.984.736.758.94.421.66.971.544.345.110.631.110.858.146.4037.116.536.215.148.7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。由原料组成xF=0.3，在图中确定原料相点F。由物料衡算确定一级萃取物系的组成习题3附图由此可确定一级萃取物系点M1的位置。借助辅助曲线，通过试差作图可由M1确定一级萃取的萃取相点E1和萃余相点R1。由杠杆规则可得由附图可读得一级萃取相和萃余相的组成为由R1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M2。与一级萃取计算方法相同可得kgkg与二级萃取计算相同，可得三级萃取计算结果kgkg（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。由杠杆规则可得习题4附图4.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数不大于0.5%。每级中水的用量均为250kg/h。操作条件下，水和甲苯可视为完全不互溶，以乙醛质量比表示的平