华东理工大学：《化工原理》课程教学资源（习题）第十一章

第十一章习题 单级萃取 1.现有含15%（质量）后酸的水溶液30kg,用60kg纯乙酰在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)一酷酸(A)一乙醚(S)系统的平衡数据如下表（均以质量%表示） 水层 乙醚层 水 酷酸 乙酰 水 醋酸 乙醚 13. 286 557 27.9 16 28.7 477 2.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的混合液10Okg,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.酷酸水溶液100kg,在25℃下用纯乙酵为溶剂作单级萃取。原料 液含酷酸x0.20,欲使举余相中含酷酸xA=0.1(均为质量分常)。试 求： (1)萃余相、萃取相的量及组成： (2)溶剂用量S。 已知25℃下物系的平害关系为 y=1.356xY y-=1.618-0.6399exD1.96y, 习题2附图 X=0.067+1.43x227 式中yA一与萃会相醋酸浓度x成平衡的萃取相醋酸浓度 A(丙 ys一萃取相中溶剂的浓度 一萃余相中溶剂的浓度： yA、yg、Xs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，物系的相平 衡关系如图所示，试作图以求取最终萃余相中的丙酮的浓度， 5.含品酸0.20（质量分数，下同）的水溶液100kg,用纯乙醚为润 剂作多级逆流萃取，采用溶剂比S下为1，以使最终萃余相中含酷酸 水) 不高于0.02.操作在25℃下进行，物系的平衡方程参见习题3.试 求：最终萃取相的量及组成、最终萃余相的量及组成。 习题4附图 203

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 55.7 0 5.1 8.8 13.8 18.4 23.1 27.9 6.7 6.9 7.2 8.0 9.5 11.9 16.4 2.3 3.6 5.0 7.2 10.4 15.1 23.6 0 3.8 7.3 12.5 18.1 23.6 28.7 97.7 92.6 87.7 80.3 71.5 61.3 47.7 2．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 xf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 xf=0.20，欲使萃余相中含醋酸 xA=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 yA=1.356 xA 1.201 yS=1.618-0.6399exp(1.96 yA) 习题 2 附图 xS=0.067+1.43 xA 2.273 式中 yA－与萃余相醋酸浓度 xA成平衡的萃取相醋酸浓度； yS－萃取相中溶剂的浓度； xS－萃余相中溶剂的浓度； yA、yS、xS 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。物系的相平 衡关系如图所示，试作图以求取最终萃余相中的丙酮的浓度。 5．含醋酸 0.20（质量分数，下同）的水溶液 100kg，用纯乙醚为溶 剂作多级逆流萃取，采用溶剂比 S/F 为 1，以使最终萃余相中含醋酸 不高于 0.02。操作在 25℃下进行，物系的平衡方程参见习题 3。试 求：最终萃取相的量及组成、最终萃余相的量及组成。 习题 4 附图 203

溶剂与稀降剂完全不互溶时的萃取 6.使用纯溶剂对A、B混合液作萃取分离 。己知溶剂S与稀释剂B极少互溶，在操作范围内溶质A在萃取相和萃余相中的 平衡浓度可用Y=1.3X表示（仅、X均为此质量分数）。要求最终萃余相中萃余百分数均为p=3%(质 量)，试比较单级和三级错流萃取（每级所用溶剂量相等）中，每kg的稀释剂B中溶剂S的消耗量kg 7.拟设计一个多级逆流接触的苹取塔，以水为溶剂茶取乙醚与甲苯的混合液.混合液量为100kgh,组成为含15%乙醚和 85%甲苯（以上均为质量%，下同）。乙醚一-甲苯一水物系在本题操作范围内可视为水与甲苯是完全不互溶的，平衡关系可 以Y=2,2X表示，(Y为kg乙酰g水、X为kg乙酰kg甲苯)，委求萃余相中乙醚的浓度降为1%，试求： ()最小的萃取剂用量Sm (2)若所用的溶剂量S=1.5Sn,需要多少理论板数？ 思考题 1.萃取的目的是什么？原理是什么 2.溶剂的必要条件是什么？ 3.萃取过程与吸收过程的主要差别有哪些 4.什么情况下选择常取分离而不选择精馏分离？ 5。什么是临界混溶点？是否在溶解度曲线的最高点？ 6.分配系数等于1能否进行萃取分离操作？萃取液、萃余液各指什么？ 7.何谓选择性系数？B=1意味着什么？B=∞意味着什么？ 8.萃取操作温度选高些好还是低些好？ 9.多级逆流萃取中(SF)如何确定？ 10.液液传质设备的主要技术性能有哪些？它们与设备尺寸有何关系？ 11.什么是萃取塔设备的特性速度、临界滞液率、液泛、两相极限速度 12.何谓界面强动现象？它对液液传质过程有何影响 13.传质方向、界面张力随浓度变化的趋势对液滴合并与再分散有何影响 14.分散相的迹择应考虑哪些因素？ 15。什么是超临界萃取？超临界萃取的基本流程是怎样的？ 16.液膜萃取的葛本原理是什么？液膜萃取按操作方式可分为哪两种类型 04

溶剂与稀释剂完全不互溶时的萃取 6．使用纯溶剂对 A、B 混合液作萃取分离。已知溶剂 S 与稀释剂 B 极少互溶，在操作范围内溶质 A 在萃取相和萃余相中的 平衡浓度可用 Y=1.3X 表示（Y、X 均为比质量分数）。要求最终萃余相中萃余百分数均为 ϕ =3%（质 量），试比较单级和三级错流萃取（每级所用溶剂量相等）中，每 kg 的稀释剂 B 中溶剂 S 的消耗量(kg)。 7．拟设计一个多级逆流接触的萃取塔，以水为溶剂萃取乙醚与甲苯的混合液。混合液量为 100kg/h，组成为含 15%乙醚和 85%甲苯（以上均为质量%，下同）。乙醚―甲苯―水物系在本题操作范围内可视为水与甲苯是完全不互溶的，平衡关系可 以 Y=2.2X 表示。（Y 为 kg 乙醚/kg 水、X 为 kg 乙醚/kg 甲苯），要求萃余相中乙醚的浓度降为 1%，试求： （1）最小的萃取剂用量 Smin； （2）若所用的溶剂量 S=1.5 Smin，需要多少理论板数？ 思 考 题 1. 萃取的目的是什么? 原理是什么? 2. 溶剂的必要条件是什么? 3. 萃取过程与吸收过程的主要差别有哪些? 4. 什么情况下选择萃取分离而不选择精馏分离? 5. 什么是临界混溶点? 是否在溶解度曲线的最高点? 6. 分配系数等于 1 能否进行萃取分离操作? 萃取液、萃余液各指什么? 7. 何谓选择性系数? β=1 意味着什么? β=∞意味着什么? 8. 萃取操作温度选高些好还是低些好? 9. 多级逆流萃取中(S/F)min如何确定? 10. 液液传质设备的主要技术性能有哪些? 它们与设备尺寸有何关系? 11. 什么是萃取塔设备的特性速度、临界滞液率、液泛、两相极限速度? 12. 何谓界面骚动现象? 它对液液传质过程有何影响? 13. 传质方向、界面张力随浓度变化的趋势对液滴合并与再分散有何影响? 14. 分散相的选择应考虑哪些因素? 15．什么是超临界萃取？超临界萃取的基本流程是怎样的？ 16．液膜萃取的基本原理是什么？液膜萃取按操作方式可分为哪两种类型？ 204