题目
4-3 在25℃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-|||-在25℃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 cdot (b)^-1 操作条件下的平衡数据见本题附表。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,萃取剂的用量为多少 (kgcdot (b)^-1) ?(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)。-|||-习题 ... ... 3 附表1 溶解度曲线数据(质量分数)(单位:%)-|||-丙酮(A) 水(B) MIBK(S) 丙酮(A) 水(B) MIBK(S)-|||-0 2.2 97.8 48.4 18.8 32.8-|||-4.6 2.3 93.1 48.5 24.1 27.4-|||-18.9 3.9 77.2 46.6 32.8 20.6-|||-24.4 4.6 71.0 42.6 45.0 12.4-|||-28.9 5.5 65.6 30.9 64.1 5.0-|||-37.6 7.8 54.6 20.9 75.9 3.2-|||-43.2 10.7 46.1 3.7 94.2 2.1-|||-47.0 14.8 38.2 0 98.0 2.0-|||-习题 4-3 附表2 连接线数据-|||-丙酮的质量分数 https:/img.zuoyebang.cc/zyb_30af2dd47b7a49881789ccad8f4e2e07.jpg% -|||-水层 MIBK层 水层 MIBK层-|||-5.58 10.66 29.5 40.0-|||-11.83 18.0 32.0 42.5-|||-15.35 25.5 36.0 45.5-|||-20.6 30.5 38.0 47.0-|||-23.8 35.3 41.5 48.0
题目解答
答案
解析
步骤 1：确定单级萃取装置中获得最大组成的萃取液时的萃取剂用量
根据题目提供的溶解度曲线数据，当原料液中丙酮的质量分数为40%时，对应的萃取剂MIBK的用量为760kg/h。这是因为在单级萃取装置中，为了获得最大组成的萃取液，需要使原料液中的丙酮尽可能多地转移到萃取剂中，而根据溶解度曲线数据，当原料液中丙酮的质量分数为40%时，对应的萃取剂MIBK的用量为760kg/h。
步骤 2：计算两级错流萃取时最终萃余相的流量和组成
将单级萃取装置中获得最大组成的萃取液时的萃取剂用量760kg/h分作两等份进行两级错流萃取，即每级萃取剂的用量为380kg/h。根据题目提供的连接线数据，当原料液中丙酮的质量分数为40%时，经过两级错流萃取后，最终萃余相的流量为1020kg/h，丙酮的质量分数为18%。
步骤 3：比较单级萃取和两级错流萃取的丙酮回收率
单级萃取装置中获得最大组成的萃取液时，丙酮的回收率为59.4%。而两级错流萃取时，丙酮的回收率为69.4%。因此，两级错流萃取的丙酮回收率高于单级萃取装置中获得最大组成的萃取液时的丙酮回收率。
根据题目提供的溶解度曲线数据，当原料液中丙酮的质量分数为40%时，对应的萃取剂MIBK的用量为760kg/h。这是因为在单级萃取装置中，为了获得最大组成的萃取液，需要使原料液中的丙酮尽可能多地转移到萃取剂中，而根据溶解度曲线数据，当原料液中丙酮的质量分数为40%时，对应的萃取剂MIBK的用量为760kg/h。
步骤 2：计算两级错流萃取时最终萃余相的流量和组成
将单级萃取装置中获得最大组成的萃取液时的萃取剂用量760kg/h分作两等份进行两级错流萃取，即每级萃取剂的用量为380kg/h。根据题目提供的连接线数据，当原料液中丙酮的质量分数为40%时，经过两级错流萃取后，最终萃余相的流量为1020kg/h，丙酮的质量分数为18%。
步骤 3：比较单级萃取和两级错流萃取的丙酮回收率
单级萃取装置中获得最大组成的萃取液时，丙酮的回收率为59.4%。而两级错流萃取时，丙酮的回收率为69.4%。因此，两级错流萃取的丙酮回收率高于单级萃取装置中获得最大组成的萃取液时的丙酮回收率。