1、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
2、，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 200 kg 的 C 组分而获得混合物 M2 的量和组成；(3) 将混合物 M2 的
3、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，M 2(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） A B S A B S 1 0.00 96.5 3.50 0.00 7.40 92.6 2 4.80 91.0 4.20 3.20 8.30 88.5 3 9.40 85.6 5.00 6.00 8.00 86.0 4 13.50 80.5 6.00 9.50
4、 8.30 82.2 5 16.6 77.2 6.20 12.8 9.20 78.0 6 20.0 73.0 7.00 14.8 9.80 75.4 7 22.4 70.0 7.60 17.5 10.2 72.3 8 26.0 65.0 9.00 19.8 12.2 68.0 9 27.8 62.0 10.2 21.2 11.8 67.0 10 32.6 51.0 13.4 26.4 15.0 58.6 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
5、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
6、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
7、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 0.00 0.99 0.99 99.16 6.77 1.38 25.10 73.69 17.72 2.28 44.12 48.58 25.72 4.15 50.18 34.17 27.
8、65 5.20 50.56 31.11 32.08 7.93 49.41 25.30 34.16 10.03 47.87 23.28 42.50 16.50 42.50 16.50 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
9、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 93.3 0 6.7 2.3 0 97.7 88.0 5.1 6.9 3.6 3.8 92.6 84.0 8.8 7.2 5.0 7.3 87.7 78.2 13.8 8.0 7.2 12.5 80.3 72.1 18.4 9.5 10.4 18.1 71.5 65.0 23.1 11.9 15.1 23.6 61.3 55.7 27.9 16.4 23.6 28.7 47.7 9-7 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
10、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
