甲醇a.-丙酮b在55.7C时形成恒沸物,其恒沸组成为 为=0.198,水和苯均可作为萃取剂进行萃取精馏以分离甲醇和丙酮,试通过计算确定水 c.与苯d.的选择度,并据理说明哪种萃取剂更佳及塔顶馏出液各为何种物质?已知:XS =0.8( mol) ; A2 =0.2798 ; A21 =0.2634 ; A13 =0.3794 ; A31 =0.2211 ;A23 =0.9709 ; A32 =0.5576 ; A14 =0.8923; A41 =0.7494 ; A24 =0.2012 ; 九2 =0.1533
甲醇a.-丙酮b在55.7C时形成恒沸物,其恒沸组成为 为=0.198,水和苯均可
作为萃取剂进行萃取精馏以分离甲醇和丙酮,试通过计算确定水 c.与苯d.的
选择度,并据理说明哪种萃取剂更佳及塔顶馏出液各为何种物质?
已知:XS =0.8( mol) ; A2 =0.2798 ; A21 =0.2634 ; A13 =0.3794 ; A31 =0.2211 ;
A23 =0.9709 ; A32 =0.5576 ; A14 =0.8923; A41 =0.7494 ; A24 =0.2012 ; 九2 =0.1533
题目解答
答案
解:以水作萃取剂
・ 1 x A12 (A12 ' A21)
2
— 1/a 丄a 、 0.9709 +0.5576 门
A?s (A2S As2 ) 0.7643
2 2
Ig02 =Xs A1S -A2S -A12CI -2x1) I-0.8[0.3002 -0.7643-0.2716(1 -2 0.198)] - -0.5025
S2 =0.3144 :::1
以苯作萃取剂,
— 1/a …、0.8923 +0.7494 门 ccc“
A1S (As 5AS1) 0.82085
2
’ 1 0.2012 +0.1533
A2S (A2S AS2) 0.17725
2 2
9 52 =xS A^ —A2S —A2(1 —2x;) |-0.8[0.82085—0.17725—0.2716(1 —2 0.198)] = 0.3836
S2 =2.419 1
以苯作为萃取剂进行萃取精馏分离甲醇和丙酮更佳,而水作为萃取剂比不 加入萃取剂时的效果更差。由于甲醇的沸点(647C)高于丙酮(557C), 则塔顶馏出物为丙酮,塔釜馏出物为甲醇和苯。
解析
首先,根据给定的参数,计算水作为萃取剂时的选择度。选择度的计算公式为:
\[ S_2 = \frac{1}{1 - \alpha_2} \]
其中,\(\alpha_2\) 为选择性系数,计算公式为:
\[ \alpha_2 = \frac{A_{12} - A_{21}}{A_{13} - A_{31}} \]
代入已知参数:
\[ A_{12} = 0.9709, A_{21} = 0.5576, A_{13} = 0.3794, A_{31} = 0.2211 \]
\[ \alpha_2 = \frac{0.9709 - 0.5576}{0.3794 - 0.2211} = \frac{0.4133}{0.1583} = 2.611 \]
\[ S_2 = \frac{1}{1 - 2.611} = \frac{1}{-1.611} = -0.621 \]
步骤 2:计算苯作为萃取剂的选择度
同样,根据给定的参数,计算苯作为萃取剂时的选择度。选择度的计算公式为:
\[ S_2 = \frac{1}{1 - \alpha_2} \]
其中,\(\alpha_2\) 为选择性系数,计算公式为:
\[ \alpha_2 = \frac{A_{12} - A_{21}}{A_{14} - A_{41}} \]
代入已知参数:
\[ A_{12} = 0.8923, A_{21} = 0.7494, A_{14} = 0.2012, A_{41} = 0.1533 \]
\[ \alpha_2 = \frac{0.8923 - 0.7494}{0.2012 - 0.1533} = \frac{0.1429}{0.0479} = 2.983 \]
\[ S_2 = \frac{1}{1 - 2.983} = \frac{1}{-1.983} = -0.504 \]
步骤 3:比较选择度并确定更佳萃取剂
比较水和苯作为萃取剂的选择度,选择度越小,分离效果越好。因此,苯作为萃取剂的选择度更小,分离效果更好。
步骤 4:确定塔顶馏出液各为何种物质
由于甲醇的沸点(64.7°C)高于丙酮(55.7°C),则塔顶馏出物为丙酮,塔釜馏出物为甲醇和苯。