题目
[例题10.2.1]采用多级错流萃取的方法,从流量为 1300kg/h 的A、B-|||-混合液中提取组分A,所用的溶剂S与混合液中组分B完全不溶,其操作条件-|||-下的平衡关系如图10.2.15所示。若每级以 500kg/h 的流量加入纯溶剂,使原-|||-料液中的A含量由0.35降至0.075(质量分数),求所需的理论级数。如果改为-|||-逆流操作,总的溶剂用量相同,其他操作条件不变,达到相同的分离效果需要的-|||-理论级数是多少?-|||-0.5-|||-0.4-|||-0.3-|||-0.2-|||-0.1-|||-0-|||-0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6-|||-Xm
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算原料液中A的质量比
原料液中A的质量比为0.35，因此原料液中A的质量比为 ${X}_{mF}=\dfrac {0.35}{1-0.35}=0.538$。
步骤 2：计算达到分离要求的第n级萃余相中A的质量比
达到分离要求的第n级萃余相中A的质量比为0.075，因此达到分离要求的第n级萃余相中A的质量比为 ${X}_{min}=\dfrac {0.075}{1-0.075}=0.081$。
步骤 3：计算操作线的斜率
操作线的斜率为 $-\dfrac {B}{S}=-\dfrac {1300\times (1-0.35)}{500}=-1.69$。
步骤 4：绘制操作线和分配曲线
在分配曲线图中过点(XmF,0)作斜率为 -1.69 的第1级操作线，交分配曲线于点(Xm1,Ym)，该点的坐标为第1级萃余相和萃取相的组成。然后过点(Xm1,0)作第1级操作线的平行线交分配曲线于(Xm2,Ym2)，重复以上步骤，直到萃余相中A的组成达到分离要求为止。由图可知，理论级数为4。
步骤 5：计算逆流操作时的理论级数
多级逆流萃取时，总溶剂用量为 $S=500\times 4kg/h=2000kg/h$。由物料衡算，可以得到达到分离要求时萃取相中A的质量比为 ${Y}_{ma}=\dfrac {B}{S}({X}_{mF}-{X}_{ma})+{Y}_{mo}=\dfrac {1300\times (1-0.35)}{2000}\times (0.538-0.081)=0.193$。由图可知，逆流操作时的理论级数为2。
原料液中A的质量比为0.35，因此原料液中A的质量比为 ${X}_{mF}=\dfrac {0.35}{1-0.35}=0.538$。
步骤 2：计算达到分离要求的第n级萃余相中A的质量比
达到分离要求的第n级萃余相中A的质量比为0.075，因此达到分离要求的第n级萃余相中A的质量比为 ${X}_{min}=\dfrac {0.075}{1-0.075}=0.081$。
步骤 3：计算操作线的斜率
操作线的斜率为 $-\dfrac {B}{S}=-\dfrac {1300\times (1-0.35)}{500}=-1.69$。
步骤 4：绘制操作线和分配曲线
在分配曲线图中过点(XmF,0)作斜率为 -1.69 的第1级操作线，交分配曲线于点(Xm1,Ym)，该点的坐标为第1级萃余相和萃取相的组成。然后过点(Xm1,0)作第1级操作线的平行线交分配曲线于(Xm2,Ym2)，重复以上步骤，直到萃余相中A的组成达到分离要求为止。由图可知，理论级数为4。
步骤 5：计算逆流操作时的理论级数
多级逆流萃取时，总溶剂用量为 $S=500\times 4kg/h=2000kg/h$。由物料衡算，可以得到达到分离要求时萃取相中A的质量比为 ${Y}_{ma}=\dfrac {B}{S}({X}_{mF}-{X}_{ma})+{Y}_{mo}=\dfrac {1300\times (1-0.35)}{2000}\times (0.538-0.081)=0.193$。由图可知，逆流操作时的理论级数为2。