题目
4.在多级错流接触萃取装置中,以水作萃取剂从含乙醛6 %(质量分数,下同)的乙醛-甲苯混合液中提取-|||-乙醛。原料液的流量为 /h, 要求最终萃余相中乙醛含量不大于0.5 %。每级中水的用量均为 /h 操作-|||-条件下,水和甲苯可视作完全不互溶,以乙醛质量比组成表示的平衡关系为: =2.2X 试在 X-Y 坐标系上用-|||-作图法和解析法分别求所需的理论级数。
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算稀释剂的量
根据题目，原料液的流量为120kg/h，乙醛的质量分数为6%，因此原料液中乙醛的质量为120kg/h * 6% = 7.2kg/h。原料液中甲苯的质量为120kg/h - 7.2kg/h = 112.8kg/h。稀释剂的量为112.8kg/h。
步骤 2：计算操作线斜率
操作线斜率 $-\dfrac {B}{S}=-\dfrac {112.8}{25}=-4.51$。
步骤 3：作图法求理论级数
在X-Y坐标系中，首先绘制分配曲线Y=2.2X。然后以L(XF,Ys)，即L(0.0638,0)为起点，-4.51为斜率作操作线与分配曲线交于E1点，过点E1作垂线与Y=0线交于点T1(X1,0)，过T1点以-4.51为斜率作操作线与分配曲线交于点E2。依次类推，直至萃余相组成X7=0.0036步骤 4：解析法求理论级数
$n=\dfrac {1}{\ln (1+{A}_{m})}\ln \dfrac {{X}_{p}-{Y}_{s/K}}{{X}_{n}-{Y}_{5}/K}$，其中${A}_{m}=KS/B=2.2\times 25/112.8=0.488$。代入数据得$n=\dfrac {1}{\ln (1+0.488)}\ln \dfrac {0.0638}{0.00503}=6.4$。
根据题目，原料液的流量为120kg/h，乙醛的质量分数为6%，因此原料液中乙醛的质量为120kg/h * 6% = 7.2kg/h。原料液中甲苯的质量为120kg/h - 7.2kg/h = 112.8kg/h。稀释剂的量为112.8kg/h。
步骤 2：计算操作线斜率
操作线斜率 $-\dfrac {B}{S}=-\dfrac {112.8}{25}=-4.51$。
步骤 3：作图法求理论级数
在X-Y坐标系中，首先绘制分配曲线Y=2.2X。然后以L(XF,Ys)，即L(0.0638,0)为起点，-4.51为斜率作操作线与分配曲线交于E1点，过点E1作垂线与Y=0线交于点T1(X1,0)，过T1点以-4.51为斜率作操作线与分配曲线交于点E2。依次类推，直至萃余相组成X7=0.0036
$n=\dfrac {1}{\ln (1+{A}_{m})}\ln \dfrac {{X}_{p}-{Y}_{s/K}}{{X}_{n}-{Y}_{5}/K}$，其中${A}_{m}=KS/B=2.2\times 25/112.8=0.488$。代入数据得$n=\dfrac {1}{\ln (1+0.488)}\ln \dfrac {0.0638}{0.00503}=6.4$。