[题 9-4 ]以水为溶剂从丙酮-醋酸乙酯中萃取丙酮,通过单级萃取,使丙酮含量由原料液中-|||-的0.3降至萃余液中的0.15(均为质量分数)。平衡数据见题 -2, 若原料液量为100 kg。试求:-|||-(1)溶剂水的用量;-|||-(2)所获得的萃取相的量及组成;-|||-(3)为获取含丙酮浓度最大的萃取液所需的溶剂-|||-用量。-|||-[题 9-2 ]丙酮(A)-醋酸乙酯(B)-水(S)的三组分混合液在30℃时,其平衡数据见-|||-表9.3。-|||-表9.3 题 9-2 附表 单位:质量分数,%-|||-醋酸乙酯相 水相-|||-序号 A B S A B s-|||-1 0 96.5 3.50 0 7.40 92.6-|||-2 4.80 91.0 4.20 3.20 8.30 88.5-|||-3 9.40 85.6 5.00 6.00 8.00 86.0-|||-4 13.50 80.5 6.00 9.50 8.30 82.2-|||-5 16.6 77.2 6.20 12.8 9.20 78.0-|||-6 20.0 73.0 7.00 14.8 9.80 75.4-|||-7 22.4 70.0 7.60 17.5 10.2 72.3-|||-8 26.0 65.0 9.00 19.8 12.2 68.0-|||-9 27.8 62.0 10.2 21.2 11.8 67.0-|||-10 32.6 51.0 13.4 26.4 15.0 58.6

本题考查单级萃取的相图分析与物料平衡计算，核心思路是利用相图确定各关键点的位置，结合杠杆定律和物料衡算求解。

1. 溶剂用量：通过原料液与萃余液的平衡关系，确定相图中的关键点，利用混合点位置计算溶剂用量。
2. 萃取相组成与量：从相图中读取萃取相的组成，结合总物料量进行分配计算。
3. 最大萃取浓度：需找到溶解度曲线的切点，确定最小溶剂用量对应的最高浓度。

第（1）题：溶剂水的用量

1. 确定关键点：原料液F点（丙酮质量分数$x_F=0.3$）与萃余液R'点（$x_{R'}=0.15$）在相图AB边上。
2. 连接R'S线：连接R'与溶剂点S，与溶解度曲线交于R点。
3. 确定混合点M：通过平衡联结线与辅助曲线确定E点，连接R-E与F-S线，交点M为原料液与溶剂的混合点。
4. 杠杆定律计算：
   $m_S = \frac{\overline{MR}}{\overline{FR}} \cdot m_F = \frac{29}{38} \cdot 100 \approx 76.3 \, \text{kg}$

第（2）题：萃取相的量及组成

1. 读取E点组成：从相图中读得E点组成$x_E=0.07$（丙酮），$y_E=0.08$（醋酸乙酯），$s_E=0.85$（水）。
2. 总物料量：原料液$100 \, \text{kg}$ + 溶剂$76.3 \, \text{kg}$，总质量$176.3 \, \text{kg}$。
3. 分配计算：
   $m_E = \frac{\overline{MR}}{\overline{RE}} \cdot m_M = \frac{29}{38} \cdot 176.3 \approx 131 \, \text{kg}$

第（3）题：最大萃取浓度的溶剂用量

1. 切点确定：溶解度曲线右支的切点E1对应最大丙酮浓度。
2. 最小溶剂用量：通过杠杆定律计算：
   $m_S = \frac{F_1 \cdot m_F}{R_1} = \frac{5 \cdot 100}{45} \approx 11.1 \, \text{kg}$