第十二章萃取

第十二章萃取一、思考题1、萃取操作的原理是什么？工业萃取过程包括那几个基本过程？2、萃取分离具有什么特点？3、在什么情况下采用萃取分离方法可获得良好的技术经济效果？4、三角形坐标图有多种类型，在实际应用时如何选择？5、根据辅助曲线的作法，可得多条辅助曲线，在实际应用时如何选择？6、选择萃取剂时需考虑哪些因素？7、萃取过程的典型流程有几种？各具有什么特点？8、萃取的计算有多种方法，计算时如何选用？9、单级、多级错流、多级逆流萃取计算的三角形坐标图解时，均用到杠杆规则来确定和点M。由各萃取流程的特点可知，在多级逆流萃取时，原料液F与新鲜萃取剂S并没有直接发生混合，为何仍可应用杠杆规则由F、S的量来确定和点M，从而确定第一级萃取相E1的组成及量？10、对于气液传质的塔设备，气液负荷都有一定的范围，否则会发生液泛等不正常操作现象。对于逆流操作的萃取塔，是否也会发生液泛？二、计算题9-1将含A、B组成分别为0.5(质量分数,下同)的400kg混合液与含A、C组成分别为0.2、0.8的混合液600kg进行混合．试在三角形坐标中表示：(1)混合液混合后的总组成点M1，并由图读出其总组成；(2)由图解方法确定将混合物M1脱除200kg的C组分而获得混合物M2的量和组成；(3)将混合物M2的C组分完全脱除后所得混合物M3的量及组成。[答：(1)M1(0.32，0.2，0.48)；(2)800kg，M2(0.4，0.25，0.35)；(3)520kg,M3(0.615，0.385)]9-2丙酮（A）—醋酸乙酯（B）及水（S）的三元混合液在30℃时，其平衡数据如下表所示：质量分数（醋酸乙酯相）质量分数（水相）ABSABS10.0096.53.500.007.4092.624.8091.04.203.208.3088.539.4085.65.006.008.0086.0413.5080.56.009.508.3082.2516.677.26.2012.89.2078.0620.073.07.0014.89.8075.4722.470.07.6017.510.272.3826.065.09.0019.812.268.0927.862.010.221.211.867.01032.651.013.426.415.058.6要求：（1）绘出以上三元混合物三角形相图及辅助曲线。（2）若将50kg含丙酮0.3、含醋酸乙酯0.7的混合液与100kg含丙酮0.1、含水0.9的混合液混合，试求所得新的混合物总组成为多少？并确定其在相图中的位置。（3）以上两种混合物混合后所得两共轭相的组成及质量分数为多少？[答：（2）M(0.165，0.235，0.6)；（3）E(0.15，0.1，0.75)，115.4kg；R(0.23,0.69,0.08)34.6kg]9-3在互呈平衡的均含有A、B、S组分的液液两相中，R相及E相的量分别为300kg和600kg，且R相中A的含量为0.3（质量分数），该三元混合物系的相图如图所示。试求：（1）A、B组分在两相中的分配系数；（2）若向混合物中加入组分A，两相A的组成将如何变化？当加入多少A组分时，它们将成为均相混合液?此时，混合液的组成为多少？（3）如果不向系统加入A，而向系统加入溶剂S，其两相中A的组成将如何变化？加入多少溶剂S时，系统变成均相混合液？组成为多少？[答：(1)Ka=0.783，kb=0.215；(2)237.9kg，G(0.37,0.24,0.39);(3)2571.4kg，H(0.06,0.075,0.865)]9-4以水为溶剂从丙酮-醋酸乙酯中萃取丙酮，通过单级萃取，使丙酮含量由原料液中的0.3降至萃余液中的0.15（均为质量分数）。平衡数据见题2.若原料液量为100kg，试求：（1）溶剂水的用量；（2）所获得的萃取相的量及组成；（3）为获取含丙酮浓度最大的萃取液所需的溶剂用量。[（1）203.0kg；（2）238.6kg；E(0.07,0.09,0.85);（3）11.73kg]9-5在25℃时，以水为溶剂，通过三级错流萃取从醋酸-氯仿混合液中萃取醋酸。已知原料液量为1000kg，含醋酸0.45（质量分率）。平衡数据如下表所示：质量分数[氯仿层（R相）]质量分数[水层（E相）]醋酸水醋酸水0.000.990.9999.166.771.3825.1073.6917.722.2844.1248.5825.724.1550.1834.1727.655.2050.5631.1132.087.9349.4125.3034.1610.0347.8723.2842.5016.5042.5016.50若每级加入溶剂量均为250kg，试求：（1）最终萃余液的醋酸组成能降至多少？（2）若保持溶剂总量相同，采用单级萃取其萃余液组成能降至多少？并与以上多级错流萃取结果进行比较。[答：（1）0.02，（2）0.12]9-6在25℃下，对含40%的醋酸水溶液以乙醚为溶剂进行多级逆流萃取。原料液量及溶剂用量均为1000kg/h，要求萃余液中醋酸的含量不大于2%（以上均为质量分数），试求所需的理论级数。平衡数据见下表：质量分数（水层）质量分数（乙醚层）水醋酸乙醚水醋酸乙醚93.306.72.3097.788.05.16.93.63.892.684.08.87.25.07.387.778.213.88.07.212.580.372.118.49.510.418.171.565.023.111.915.123.661.355.727.916.423.628.747.79-7用单级萃取回收6kg丙酮-醋酸乙酯溶液中的丙酮，原料液中的丙酮质量分数为30%，溶剂水的用量为6kg。试求：平衡两相中，丙酮的分配系数和溶剂水的选择性系数。[答：0.67，0.13，5.15]9-8用三氯乙烷为溶剂，在具有5个平衡级的逆流萃取塔中萃取丙酮-水溶液中的丙酮。已知原料液处理量为2000kg/h，其中含丙酮的组成为0.32（质量分数，下同），溶剂用量为700kg/h。试求：该塔最终的萃余相中溶质组成能降至多少？丙酮-水-三氯乙烷物系相图如附图所示。[答：0.08]9-9今以含溶质A为0.025的（质量分数，下同）A、S混合液为溶剂，采取多级错流萃取方法从含A为0.3的A、B混合液中提取组分A，原料液处理量为1000kg，若各级加入相同溶剂量200kg，试求使萃余相溶质降至0.05所需的理论级数。已知BS组分完全不互溶，其溶质的分配曲线如附图所示，图中X、Y均为质量比。[N=8]