化工原理萃取答案

3.在25C下，用甲基异丁基甲酮（MIBK）从含丙酮40%（质量分数）的水溶液中萃取丙酮。原料液的流量为1500kg/h。试求：

（1）当要求在单级萃取装置中获得最大组成的萃取液时，萃取剂的用量为若干（kg/h）？ （2）若将（1）求得的萃取剂用量分作两等份进行两级错流萃取，试求最终萃余相的流量和组成。

（3）比较（1）（2）两种操作方式中丙酮的回收率（即萃出率）。 操作条件下的平衡数据见本题附表。

习题3附表1 溶解度曲线数据（质量分数） 丙酮（A） 0 4.6 18.9 24.4 28.9 37.6 43.2 47.0 48.5 水（B） 2.2 2.3 3.9 4.6 5.6 7.8 10.7 14.8 18.8 MIBK（S） 97.3 93.1 77.2 71.0 65.6 54.6 46.1 38.2 32.8 丙酮（A） 48.5 50.7 46.6 42.6 30.9 20.9 3.7 0 水（B） 24.1 25.9 32.8 45.0 64.1 75.9 94.2 98.0 MIBK（S） 27.4 23.4 20.6 12.4 5.0 3.2 2.1 2.0 0

习题3附表2 联结线数据（丙酮的质量分数）

水层 5.58 11.83 15.35 20.6 23.8 MIBK层 10.66 18.0 25.5 30.5 35.3 水层 29.5 32.0 36.0 38.0 41.5 MIBK层 40.0 42.5 45.5 47.0 48.0 【解】由题意以A、B和S分别表示丙酮、水、MIBK。并由题中所给数据在三角形坐标上绘出溶解度曲线和辅助曲线，如图9-5所示。

（1）单级萃取获得最大组成萃取液时萃取剂的用量。

由原料液组成xF=0.4作出F，连接FS。由S作溶解度曲线的切线SF’，切点为E，过E作垂线与辅助曲线交一点，在过此点作水平线与溶解度曲线相交与R点，连接ER即为联结线，并交FS于M。利用杠杆规则计算萃取剂用量：

S?FMF36?1500??76kg/h

71MSMR30?(1500?760)??1149kg/h

59ERE?M由图读出yA=0.31。

（2）两级错流萃取的萃余相的流量和组成。 根据题意每级萃取剂用量为 S1=S2=760/2=380kg/h

M1=S1+F=1500+380=1880kg/h

由F、S1的量用杠杆规则确定第一级混合液组成M1，用试差法作过M1点的联结线E1R1。

根据杠杆规则得

R1?M1E1M116?1880??1253kg/h

24E1R1再用S2=380kg/h的溶剂对第一级的R1相进行萃取。重复上述步骤计算第二级相关参数，即

M2=R1+S=1253+380=1633kg/h

R2?M2E2M220?1633??1020kg/h

32E2R2由图读取x2=0.18。

（3）以上两种情况的回收率（萃出率） 单级萃取

?A?EyA1149?0.31?100%??100%?59.4% FxF1500?0.4两级错流萃取

'?A?(1?R2x21020?0.18)?100%?(1?)?100%?69.4% FxF1500?0.4

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