化工原理习题第十一章液液萃取

第十一章 习 题单级萃取1．现有含15%（质量）醋酸的水溶液30kg ，用60kg 纯乙醚在25℃下作单级萃取，试求： （1）萃取相、萃余相的量及组成；（2）平衡两相中醋酸的分配系数，溶剂的选择性系数。

物系的平衡数据如下表：在25℃下，水（B ）－醋酸（A ）－乙醚（Ｓ）系统的平衡数据如下表（均以质量％表示）水层乙醚层 水 醋酸 乙醚 水 醋酸 乙醚 93.3 88.0 84.0 78.2 72.1 65.0 55.70 5.1 8.8 13.8 18.4 23.1 27.96.7 6.97.28.09.5 11.9 16.42.33.6 5.0 7.2 10.4 15.1 23.60 3.8 7.3 12.5 18.1 23.6 28.797.7 92.6 87.7 80.3 71.5 61.3 47.72．图示为溶质（A ），稀释剂（B ）、溶剂（S ）的液液相平衡关系，今有组成为x f 的混合液100kg ，用80kg 纯溶剂作单级萃取，试求： （1）萃取相、萃余相的量及组成；（2）完全脱除溶剂之后的萃取液E °、萃余液R °的量及组成。

*3．醋酸水溶液100kg ，在25℃下用纯乙醚为溶剂作单级萃取。

原料液含醋酸x f =0.20，欲使萃余相中含醋酸x A =0.1（均为质量分率）。

试求：（1）萃余相、萃取相的量及组成； （2）溶剂用量S 。

已知25℃下物系的平衡关系为 y A =1.356 x A 1.201y S =1.618-0.6399exp(1.96 y A ) 习题2附图 x S =0.067+1.43 x A 2.273式中y A －与萃余相醋酸浓度x A 成平衡的萃取相醋酸浓度； y S －萃取相中溶剂的浓度； xS －萃余相中溶剂的浓度； y A 、y S 、x S 均为质量分数。

多级萃取4．丙酮（A ）、氯仿（B ）混合液在25℃下用纯水作两级错流萃取，原料液中含丙酮40%（质量），每级溶剂比均为1：1。

化工原理下第11章萃取1-萃取概述及相平衡化工原理萃取试差法第十一章萃取第一节概述一、萃取的定义第一节概述[572]一、萃取的定义在欲分离的液体混合物中加入一种与其不溶或部分互溶的液体溶剂，经过充分混合，利用混合液中各组分在溶剂中溶解度的差距而实现分离的一种单元操作。

溶质A——混合液中欲分离的组分稀释剂B——混合液中的溶剂萃取剂S——所选用的溶剂第一节概述[572]一、萃取的定义搅拌混合液A+B萃取剂(溶剂S)萃取相(S+A+B)萃余相(B+A+S)第十一章萃取第一节概述一、萃取的定义二、萃取过程的应用第一节概述[573]二、萃取过程的应用铂重整装置中的芳烃与非芳烃的分离：常压沸点苯——80.1℃二乙二醇醚环己烷——80.74℃2,2,3-三甲基丁烷——80.88℃1.挥发混合液的相对挥发度小或已经形成恒沸物，用一般精馏方法不能分离或很不经济；第一节概述[573]二、萃取过程的应用组分水醋酸乙酸乙酯常压比热容密度（20℃）汽化潜热℃100118.177.1kg/m[1**********]kJ/kg22584063682.混合液浓度很稀且溶质为难挥发组分，采用精馏方法须将大量稀释剂B汽化，能耗过大；第一节概述[573]二、萃取过程的应用丙烷脱沥青酮苯脱蜡青霉素发酵液中提取青霉素3.混合液含热敏性物质（如药物等），蒸馏时易于分解、多肽或发生其它变化。

第十一章萃取第一节概述一、萃取的定义二、萃取过程的应用第二节液液相平衡一、三角形坐标图及杠杆方程第二节液液相平衡[574]一、三角形坐标图及杠杆定律1.三角形坐标图顶点——三个顶点依次奥皮尔河表示三个纯组分边——边上任一点代表一个二元混合物，第六组分的组成为零内点——任一内点代表一个同个三元混合物等边三角形——可作专门的坐标纸，不方便；等腰直角三角形——可在普通直角坐标纸上标绘，常用；非等腰直角三角形——若某萃取操作中溶质A的含量较低或当各线太密集没有便于绘制时，为提高作图的准确度才使用。

第十一章液液萃取
1 ．在 B-S 部分互溶物系中加入溶质 A 组分，将使 B-S 互溶度
__________ 。

恰当降低操作
温度， B-S 互溶度 __________ 。

(A) 增大， (B) 减小， (C) 不变， (D) 不确定
2 ．进行萃取操作时应使 ________
(A) 分配系数大于 1 ； (B) 分配系数小于 1 ；
(C) 选择性系数大于 1 ； (D) 选择性系数小于 1 。

3 ．单级（理论）萃取中，在维持进料组成和萃取相浓度不变的条件下，若用含有少量
溶质的萃取剂代替纯溶剂，所得萃余相浓度将 ________ 。

(A) 增加 (B) 减少 (C) 不变 (D) 不确定
4 ．多级逆流萃取与单级萃取比较，如果溶剂比、萃取相浓度一样，则多级逆流
萃取可使萃余相浓度 ________ 。

（A）增大；（B）减少；（C）基本不变；（D）增大、减少都有可能5 ．萃取是利用各组分间的＿＿＿＿差异来分离液体混合液的。

（A）挥发度（B）离散度（C）溶解度（D）密度。

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本章练习题答案：1.A,B； 2.C； 3.C； 4.B； 5.C。

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k g/h。

解：Z F=0.35/(1-0.35)=0.54Z 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/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)=0.774X 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。