发布时间 : 星期五 文章化工原理下课后习题解答天津大学化工学院柴诚敬更新完毕开始阅读ad7104c1df88d0d233d4b14e852458fb770b38be
定F、S的和点M。由最终萃取要求xn=0.06确定Rn。联结Rn、M，其延长线与溶解度曲线交于E1，FE1、RnS两线的交点Δ即为操作点。
借助辅助曲线作图可得E1的共轭相点R1（第一级萃取萃余相点），联结R1Δ与溶解度曲线交于E2。同理可找到R2、R3 ……，直至萃余相的组成小于0.06为止，操作线的条数即为理论级数。由作图可得 n=6
（2）联结S、E1，并延长交AB与E′，E′即为萃取液的相点，读图可得
??0.65 yA?S?S???F?0.9?2000kgh?1800kgh
?F?M?F?S??2000?1800?kgh?3800kgh
由杠杆规则可得
E1?35.5?M?27
E1?2727M??3800kgh?2890kgh 35.535.5E??72.5?E1?29
E??E1?2929?2890?kgh?1156kgh 72.572.5 6. 在多级逆流萃取装置中，以纯氯苯为溶剂从含吡啶质量分数为35%的吡啶水溶液中提取吡啶。操作溶剂比（SF）为0.8，要求最终萃余相中吡啶质量分数不大于5%。操作条件下，水和氯苯可视为完全不互溶。试在X–Y直角坐标图上求解所需的理论级数，并求操作溶剂用量为最小用量的倍数。操作条件下的平衡数据列于本题附表。
习题6附表吡啶（A）–水（B）–氯苯（S）的平衡数据（质量分数） 吡啶（A） 萃取相 水（B） 氯苯（S） 吡啶（A） 萃余相 水（B） 氯苯（S） 0 0.05 99.95 0 99.92 0.08 11.05 0.67 88.28 5.02 94.82 0.16 18.95 1.15 79.90 11.05 88.71 0.24 24.10 1.62 74.48 18.9 80.72 0.38 28.60 2.25 69.15 25.50 73.92 0.58 31.55 2.87 65.58 36.10 62.05 1.85 35.05 3.59 61.0 44.95 50.87 4.18 40.60 6.40 53.0 53.20 37.90 8.90 49.0 13.20 37.80 49.0 13.20 37.80 解：将以质量分数表示的平衡数据转化为质量比表示，其结果列于附表2中。
习题6 附表2 萃取相0 0.125 0.237 0.324 0.414 0.481 0.575 0.766 1.30 36 / 55
（Y） 萃余相（X） 0 0.0529 0.125 0.234 0.345 0.582 0.884 1.40 3.71 由表中数据在X–Y直角坐标系中绘出平衡曲线，如附图中曲线Y1Y2BQ所示。 由S/F=0.8及xF =0.35可得操作线的斜率
SS??FA?BS?0.8?35?B??1??65??B?0.8125 S由最终萃取要求可确定点Xn，
Xn?xn0.05??0.053 1?xn1?0.05
习题6 附图
过点Xn作斜率为0.8125的直线与直线X?XF?xF0.35??0.538交于J，则XnJ即1?xF1?0.35为操作线。在平衡曲线与操作线之间作阶梯至X<0.053，所作的级梯数即为理论级数。由作图可得理论级数为
n?3
当萃取剂用量最小时，操作线的斜率最大，此时的操作线为XnB，其斜率为
47.8?B???0.9856 ??S53.8?5.3??max?B???S?S?max0.9856???1.21
BSmin0.8125S7.在25℃下，用纯溶剂S在多级逆流萃取装置中萃取A、B混合液中的溶质组分A。原
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料液处理量为800 kg/h，其中组分A的含量为32%（质量分数，下同），要求最终萃余相中A的含量不大于1.2%。采用的溶剂比（S/F）为0.81。试求经两级萃取能否达到分离要求。 操作范围内级内的平衡关系为
0.42 yA?0.76xAyS?0.996?yA xS?0.01?0.06xA
解：本题为校核型计算，但和设计性计算方法相同。若求得的x2，A?0.012，说明两级逆流萃取能满足分离要求，否则，需增加级数或调整工艺参数。 （1）对萃取装置列物料衡算及平衡关系式
F?S?1.81F?E1?R2?1.81?800?1448（a）
组分A 800?0.32?E1y1，A?0.012R2 （b） 组分S 800?0.81?E1y1，S?x2，SR2 （c） 式中y1，A?0.76x10.42，A （d）y1，S?0.996?y1，A （e）
x2，S?0.01?0.06x2，A （f）
联立式（a）～式（f），得
E1?895kgh，y1，A?0.279，y1，S?0.717，R2?553kgh，x1，A?0.0903，x1，S?0.0154（1）对第一理论级列物料衡算及平衡关系式
F?E2?R1?E1 （g）
组分A 800?0.32?E2y2，A?0.0903R1?895?0.279 （h） 组分S E2y2，S?0.0154R1?0.717E1 （i）
0.42式中y2，A?0.76x2，A （j）y2，S?0.996?y2，A （k）
联立式（g）～式（k），得
E2?1087.57kgh，y2，A?0.0446，y2，S?0.9514，R1?607.43kgh，x2，A?1.1?10?3
计算结果表明，两级逆流萃取可以达到给定的分离要求。
8. 在填料层高度为3m的填料塔内，以纯S为溶剂从组分A质量分数为1.8%的A、B两组分混合液中提取A。已知原料液的处理量为2 000kg/h，要求组分A的萃取率不低于90%，
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溶剂用量为最小用量的1.2倍，试求（1）溶剂的实际用量，kg/h；（2）填料层的等板高度HETS，m；（3）填料层的总传质单元数NOE。操作条件下，组分B、S可视为完全不互溶，其分配曲线数据列于本题附表。
习题8附表 X KgA/KgB Y KgA/KgS 0.002 0.0018 0.006 0.0052 0.01 0.0085 0.014 0.012 0.018 0.0154 0.020 0.0171
习题8 附图
解：（1）由分配曲线数据在X–Y直角坐标系中绘出分配曲线，如附图曲线NBQ所示。
X?Xn ?A?FXFXn?XF??AXF?0.018??1?0.90??0.0018
萃取剂用量最小时的操作线为XnB，其斜率为
?max?????0.951
?S?max0.018?0.0018?1F??1?XBF?1.2?1.2??1???2000??????1.2??1?0.018?kgh?2480kgh
0.951?B?0.0154S?1.2Smin?max?max（2）操作线的斜率为； B0.951??0.792 S1.239 / 55