2022年食品工程原理答案-多级分离操作 .pdf

习题解50 第九章多级分离操作9-1 正庚烷（ A）和正辛烷（ B）的饱和蒸气压数据如下：t/98.4 105.0 110.0 115.0 120.0 125.6 pA0/kPa 101.3 125.3 140.0 160.0 180.0 205.3 pB0/kPa 44.4 55.6 64.5 74.8 86.0 101.3 试在总压 101.3kPa下计算气液平衡组成，并作出t-x-y图。解：xA=(p-pB0)/(pA0-pB0) yA=pA0 xA/p计算得下表：t/98.4 105.0 110.0 115.0 120.0 125.6 xA100 65.6 48.7 31.1 16.3 0 yA100 81.1 67.4 49.1 28.9 0 8010012014000.20.40.60.819-2 在常压下将某二元混合液其易挥发组分为0.5（摩尔分数，下同） ，分别进行闪蒸和简单蒸馏，要求液化率相同均为1/3，试分别求出釜液和馏出液组成，假设在操作范围内气液平衡关系可表示为：y=0.5x+0.5。解： （1）闪蒸y=qx/(q-1)-xF/(q-1) （1）y=0.5x+0.5 （2）由（ 1）得：y=-0.5x+0.75 （3）由（ 2）与（ 3）得： -0.5x+0.75=0.5x+0.5 x=0.75-0.5=0.25 解得 x=xW=0.25 y=0.5 0.25+0.5=0.625 （2）简单蒸馏因为液化率为 1/3，故若原料液为1kmol，则 W=1/3kmol 0986.13ln15 .01ln21d5.015.05 .0d*d)ln(0.5W5. 0WFWWxxxxxxxxxxxyxWF(xW-1)/(-0.5)=1.732 xW-1=-0.866 xW=0.134 由 F=1kmol ，W=1/3kmol 可得 D=2/3kmol 1 0.5=xW (2/3)+(1/3)0.134 xD=0.683 9-3 在连续操作的常压精馏塔中分离乙醇水溶液，每小时于泡点下加入料液3000kg，其中含乙醇30%(质量分数，下同)，要求塔顶产品中含乙醇90%，塔底产品中含水99%。试求：塔顶、塔底的产品量 (分别用 kg/h， kmol/h表示 )。解：F=3000 kg/h xF=0.3 xD=0.9 F=D+W FxF=DxD+WxW 3000=D+W 3000 0.3=D 0.9+W 0.01 D=977.5 kg/h W=3000-977.5=2022.5kg/h xD=(90/46)/(90/46+10/18)=0.779 xF=(30/46)/(30/46+70/18)=0.144 xW=(1/46)/(99/18+1/46)=0.004 MF=0.144 46+(1-0.144)18=22.03kg/kmol MD=0.78 46+0.22 18=39.84kg/kmol MW=0.004 46+0.996 18=18.11kg/kmol D=D/MD=977.5/39.84=24.54kmol/h W=2022.5/18.11=111.68kmol/h 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 14 页 - - - - - - - - - 习题解51 解：F=3000kg/h xF=0.03 xD=0.9 F=D+W FxF=DxD+WxW 3000=D+W 3000 0.03=D 0.9+W 0.01 D=67.42kg/h W=3000-67.42=2932.58kg/h xD=(90/46)/(90/46+10/18)=0.779 xF=(3/46)/(3/46+70/18)=0.012 xW=(1/46)/(99/18+1/46)=0.004 MF=0.012 46+(1-0.012)18=18.34kg/kmol MD=0.78 46+0.22 18=39.84kg/kmol MW=0.004 46+0.996 18=18.11kg/kmol D=D/MD=977.5/39.84=1.69kmol/h W=2932.58/18.11=161.93kmol/h 9-4 某精馏塔操作中，已知操作线方程为精馏段y=0.723x+0.263，提馏段 y=1.25x-0.0187，若原料以饱和蒸汽进入精馏塔中，试求原料液、精馏段和釜残液的组成和回流比。解：R/(R+1)=0.723 R-0.723R=0.723 R=2.61 xD/(R+1)=0.263 xD=0.63 (2.61+1)=0.95 提馏段操作线与对角线交点坐标为：y=x=xW故xW=0.0748 由两操作线交点得：0.723x+0.263=1.25x-0.0187 x=0.535 y=0.723 0.535+0.263=0.65 xF=y=0.65 （因 q=0，q线为水平线）9-5 用一连续精馏塔分离二元理想溶液，进料量为100kmol/h ，易挥发组分 xF=0.5，泡点进料，塔顶产品 xD=0.95， 塔底釜液 xW=0.05 （皆为摩尔分数） ， 操作回流比 R=1.8， 该物系的平均相对挥发度=2.5。求： (1)塔顶和塔底的产品量（kmol/h ） ； （2）提馏段下降液体量（kmol/h ） ； （3）分别写出精馏段和提馏段的操作线方程。解： （1）F=D+WFxF=DxD+WxW100=D+W100 0.5=D 0.95+W 0.05 得： D=50 kmol/h W=50kmol/h （2）L=RD=1.8 50=90 kmol/h L=L+qF=90+1 100=190kmol/h (q=1) （3）yn+1=Rxn/(R+1)+xD/(R+1)=0.643xn+0.340 ym+1= L xm/(L -W)-WxW/(L -W)=1.357xm-0.0179 9-6 在常压连续精馏塔中，分离某二元混合物。若原料为20的冷料，其中含易挥发组分0.44（摩尔分数，下同） ，其泡点温度为93，塔顶馏出液组成xD为0.9，塔底釜残液的易挥发组分xW为0.1，物系的平均相对挥发度为2.5，回流比为 2.0。试用图解法求理论板数和加料板位置，（已知原料液的平均汽化潜热 rm=31900kJ/kmol ，比热容为 cp=158kJ/kmol ） 。若改为泡点进料，则所需理论板数和加料板位置有何变化？从中可得出什么结论? 解：q=rm+cp(t泡-t冷)/rm=31900+158 (93-20)/31900=1.362 x0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1.0 y0 0.217 0.385 0.517 0.625 0.714 0.789 0.854 0.909 1.0 xD/(R+1)=0.9/(2+1)=0.3 由图解得共需7.4块（包括再沸器）理论板，从塔顶算起第3块理论板为加料板。若q=1，则同法作图知：理论板数为8块（包括再沸器） ，从塔顶算起第4块理论板为加料板。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 14 页 - - - - - - - - - 习题解52 9-7 某精馏塔分离易挥发组分和水的混合物，qF=200kmol/h ，xF=0.5（摩尔分数，下同） ，加料为气液混合物，气液摩尔比为2： 3，塔底用饱和水蒸汽直接加热，离开塔顶的气相经全凝器，冷凝量1/2作为回流液体，其余1/2作为产品，已知qD=90kmol/h ，xD=0.9，相对挥发度=2，试求：（1）塔底产品量 qW和塔底产品组成xW； （2）提馏段操作线方程式；（3）塔底最后一块理论板上升蒸汽组成。解：n-1 （1）D=90kmol/h V=180kmol/h q=3/5 ynV=V-(1-q)F=180-(1-3/5)200=100kmol/h nF+V= D+WFxF=DxD+WxWy0 xn=xW得W=200+100-90=210kmol/h 200 0.5=90 0.9+210 xWxW=0.0905 （2）ym+1=Wxm/V-WxW/V=210 xm/100-2100.0905/100=2.1 xm-0.19 （3）yW= xW/1+(-1)xW=2 0.0905/(1+0.0905)=0.166 9-8 在常压连续提馏塔中分离某理想溶液，qF=100kmol/h ，xF=0.5，饱和液体进料，塔釜间接蒸汽加热，塔顶无回流，要求xD=0.7，xW=0.03，平均相对挥发度=3（恒摩尔流假定成立） 。求： （1）操作线方程；（2）塔顶易挥发组分的回收率。解： （1）恒摩尔流：F=L，V=V=DF V全塔物料衡算F=W+DDFxF=DxD+WxWW=29.9kmol/h D=70.1kmol/h L Vym+1= L xm/V-WxW/V=1.427xm-0.0128 V（2） =DxD/FxF=70.1 0.7/(1000.5)=98.1% L W9-9 在连续精馏塔中分离某理想溶液，易挥发组分组成xF为0.5（摩尔分数，下同） ，原料液于泡点下进入塔内，塔顶采用分凝器和全凝器，分凝器向塔内提供回流液，其组成为0.88，全凝器提供组成为0.95的合格产品， 塔顶馏出液中易挥发组分的回收率为98%， 若测得塔顶第因一层理论板的液相组成为 0.79。试求： （ 1）操作回流比是最小回流比的多少倍？（2）若馏出液流量为100kmol/h ，则原料液流量为多少？解： （1）xD=0.95=y0 x0=0.88 =y(1-x)/x(1-y)=0.950.12/(0.880.05)=2.59 q=1 xq=xF=0.5 yq= xq/1+(-1)xq=2.59 0.5/(1+1.590.5)=0.721 Rmin=(xD-yq)/(yq-xq)=(0.95-0.721)/(0.721-0.5)=1.03 x1=0.79 y1= x1/1+(-1)x1=2.59 0.79/(1+1.590.79)=0.907 由分凝器作物料衡算得：(R+1)D 0.907=RD 0.88+D 0.95 0.907R0.907=0.88R+0.95 R=1.59 R/Rmin=1.59/1.03=1.55 （2） =DxD/FxF=0.98 0.98=100 0.95/(F 0.5) F=193.9kmol/h 9-10 在常压精馏塔中分离苯甲苯混合物，进料组成为0.4（摩尔分数，下同） ，要求塔顶产品浓度为0.95，系统的相对挥发度为2.5。试分别求下列三种情况下的最小回流比：（1）饱和液体； （2）饱和蒸气；（3）气液两相混合物，气液的摩尔比为1：2。解： （1）xq=0.4 yq= xq/1+(-1)xq=2.5 0.4/1+(2.5-1)0.4=0.625 Rmin=(xD-yq)/(yq-xq)=(0.95-0.625)/(0.625-0.4)=1.44 （2）yq=0.4 xq=yq/-(-1)yq=0.4/2.5-(2.5-1)0.4=0.2105 Rmin=(xD-yq)/(yq-xq)=(0.95-0.4)/(0.4-0.2105)=2.9 （3）q=2/3 xF=0.4 q线： yq=qxq/(q-1)-xF/(q-1)=1.2-2 xq与yq= xq/1+(-1)xq=2.5 xq/(1+1.5xq) 联立解得xq=0.3262 yq=0.5476 Rmin=(xD-yq)/(yq-xq)=(0.95-0.5476)/(0.5476-0.3262)=1.86 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 14 页 - - - - - - - - - 习题解53 9-11 在连续操作的板式精馏塔中分离某理想溶液，在全回流条件下测得相邻板上的液相组成分别为0.28，0.41和0.57，已知该物系的相对挥发度=2.5。试求三层板中较低两层的单板效率（分别用气相板效率和液相板效率表示）。解：因全回流，故：y2=x1=0.57 y3=x2=0.41 y2*=2.5 0.41/(1+1.50.41)=0.635 y3*=2.5 0.28/(1+1.50.28)=0.493 EMV2=(y2-y3)/(y2*- y3)=(0.57-0.41)/(0.635-0.41)=0.711 EMV3=(0.41-0.28)/(0.493-0.28)=0.61 x2*= y2/-( -1)y2=0.57/(2.5-1.50.57)=0.347 x3*=0.41/(2.5-1.50.41)=0.218 EML2=(x1-x2)/(x1-x2*)=(0.57-0.41)/(0.57-0.347)=0.716 EML3=(0.41-0.28)/(0.41-0.218)=0.677 9-12 有两股二元溶液，摩尔流量比F1：F2=1：3，浓度各为 0.5和0.2（易挥发组分摩尔分数，下同），拟在同一塔内分离，要求馏出液组成为0.9，釜液组成为0.05，两股物料均为泡点，回流比为2.5。试比较以下两种操作方式所需的理论板数：（ 1）两股物料先混合，然后加入塔内；（2）两股物料各在适当位置分别加入塔内。平衡关系见下表：x0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1.0 y0 0.217 0.382 0.517 0.625 0.714 0.785 0.854 0.909 1.0 解： （1）xF=(1/4)0.25+(3/4)0.2=0.275 xD/(R+1)=0.9/(2.5+1)=0.9/3.5=0.257 若二股料混合后再加入塔内，则所需理论板数图解得11.5块（包括再沸器） 。（2）二股料分别加入，将精馏塔分三段：yn+1=Rxn/(R+1)+xD/(R+1) b1=xD/(R+1)=0.257 b2=(DxD-F1xF1)/( R+1)D 第二条操作线斜率：ys+1=(L+F1)xs/(R+1)D+(DxD-F1xF1)/(R+1)D F1+F2=D+W F1xF1+F2xF2=DxD+WxW取F1=100kmol/h F2=300kmol/h yn+1=L /( L -W)xn- WXW/(L-W) 400=D+W50+300 0.2=0.9D+0.05WW=294.1 kmol/h, D=105.9 kmol/h b2=(DxD-F1xF1)/( R+1)D=(105.90.9-1000.5)/(3.5105.9)=0.122 从图可作图求出理论板数为9块（包括再沸器）从上述计算结果可得出：当达到同样的分离程度，分批量分别从适当位置加入比两股料混合后一起加入，所需的理论板数少，即设备投资费用少。9-13 用常压连续精馏塔分离某理想溶液，相对挥发度为2.5，泡点进料，料液含易挥发组分0.5（摩尔分数，下同） ，要求 xD=0.9，xW=0.1，回流比为 2，塔顶气相用全凝器至20后再回流，回流液泡点83，比热容 140kJ/(kmol.K)，汽化热 3.2 104kJ/kmol 。求所需理论板数。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 14 页 - - - - - - - - - 习题解54 解：设F=100 kmo 解得D=50kmol/h W=50kmol/h 因R=2 L=RD=2 50=100kmol/h q=r+cp(ts-t)/r= 3.2104+140(83-20)/(3.2104)= 1.28 离开第一层板的液体流量为：L=Lq=1.28100=128kmol/h 进入第一板的气体流量为：V=L+D=128+50=178kmol/h 精馏段操作线方程为：yn+1=L” x 括再沸器），从第 4块理论板加料。9-14 提馏塔是只有提馏段的塔，今有一含氨5%（摩尔分数）的水溶液，在泡点下进入提馏塔顶部，以回收氨。塔顶气体冷凝后即为产品。要求回收90%的氨，塔釜间接加热，排出的釜液中含氨小于0.664%，已知操作范围内平衡关系可近似用y=6.3x表示。试求： （1）所需理论板数； （2）若该塔由若干块气相默弗里板效率均为0.45的实际板组成，问需几块实际塔板；（3）该塔的总效率。解： （1）设 F=1 kmol/h DxD/FxF=0.9 F=D+WW=F-DFxF=DxD+WxW0.05=DxD+(F-D) 0.00664 0.05-0.90.05=(1-D) 0.00664 1-D=0.753 D=0.247 kmol/h 0.247xD/0.05=0.9 xD=0.182 由恒摩尔流假设：V= DL= FW=F-D故操作线：ym+1=L xm/V -WxW/V =xm/0.247-0.7530.00664/0.247=4.04858 xm-0.02 逐板计算： y1=xD=0.182 x1=y1/6.3=0.0289 y2=4.04858x1-0.02=0.097 x2=y2/6.3=0.0154 y3=4.04858x2-0.02=0.0423 x3=y3/6.3=0.00671 故约需 3块理论板（含再沸器） 。(2)设操作线为： ym+1=axm-b名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 14 页 - - - - - - - - - 习题解55 与(ym-ym+1)/(mxm-ym+1)=EmV联立得：ym+1=aym/(a-EmVa+EmVm)-EmVmb/(a-EmVa+EmVm)=0.8ym-0.0112 yW=mxW=6.3 0.00664=0.04183而y1=xD=0.182 y2=0.1344 y3=0.09632 y4=0.06586 y5=0.0415yW故NP=4块（3）ET=NT/NP=2/4=0.5 9-15 某常压连续精馏塔每小时制取55%的醋酸 200kg，原料液为醋酸水溶液，含醋酸 31%，泡点进料，被蒸出的水中含有2%的醋酸，回流比为4，试求理论板数。以上所有浓度均为质量分数，常压下醋酸水溶液的平衡数据如下（含水质量分数）：x/% 4 10 20 30 40 50 60 70 80 90 y/% 6.8 16.1 29.6 41.8 52.8 62.0 70.0 77.0 85.0 92.5 解：将质量分数换算成摩尔分数：x0.122 0.27 0.455 0.588 0.69 0.769 0.833 0.886 0.93 0.968 y0.196 0.39 0.584 0.705 0.789 0.845 0.886 0.918 0.95 0.976 xF=(69/18)/(69/18+31/60)=0.88 xD=(98/18)/(98/18+2/60)=0.994 xW=(45/18)/(45/18+55/60)=0.73 xD/(R+1)=0.994/(4+1)=0.199 由图可知， NT=11（包括再沸器） ，在第 9块板进料。9-16 在常压下以连续泡罩精馏塔分离甲醇水混合液，料液中含甲醇30%， 残液中含甲醇不高于2%，馏出液含甲醇95%（以上均为摩尔分数） ，已知：每小时得馏出液2000kg，采用的回流比为最小回流比的 1.8倍，进料为饱和液体。试求：（ 1）板效率为 40%时所需的塔板数及进料板位置；（2）加热蒸汽压力为 1.5atm（表压）时的蒸汽消耗量；（3）塔的直径和高度。给出平衡数据如下，空塔速度取1m/s（ x液相中甲醇的摩尔分数，y气相中甲醇的摩尔分数，t温度） 。t/x/% y/% t/x/% y/% 100 0.0 0.0 75.3 0.40 0.729 96.4 0.02 0.134 73.1 0.50 0.779 93.4 0.04 0.234 71.2 0.60 0.825 91.2 0.06 0.304 69.3 0.70 0.870 89.2 0.08 0.365 67.6 0.80 0.915 87.7 0.10 0.418 66.0 0.90 0.958 84.4 0.15 0.517 65.0 0.95 0.979 81.7 0.20 0.579 64.5 1.0 1.0 78.0 0.30 0.665 解： （1）从图读出： xq=xF=0.3，yq=0.665 Rmin=(xD-yq)/(yq-xq)=(0.95-0.665)/(0.665-0.3)=0.780 R=1.8 0.780=1.41 xD/(R+1)=0.95/(1.41+1)=0.394作图可知理论板数NT=8（含再沸器）实际板数 NR=7/0.4=17.518块从塔顶开始算起，第NR1=5.2/0.4=13块为加料板名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 14 页 - - - - - - - - - 习题解56 （2）MD=0.95 32+0.05 18=30.34kg/kmol D=2000/30.34=65.92kmol/h V=V=(R+1)D=2.41 65.92=158.87kmol/h 再沸器内的溶液可近似看作水，其潜热为2258kJ/kg，加热蒸汽的汽化潜热r=2185.4kJ/kg G=Vr /r=158.87 2258 18/2185.4=2955kg/h（3）xD=0.95 tD=65xW=0.02 tW=96.4，故平均温度为 80.7qv=22.4 158.87 (80.7+273)/(2733600)=1.2825m3/s DT=(4qv/ u)0.5=(1.2825/0.7851)0.5=1.28m 取板间距 0.3m， （因不易发泡）则 H=18 0.3=5.4m 9-17 在30时测得丙酮（A）醋酸乙酯（B）水（ S）的平衡数据如下表（均以质量分数表示）。（1）在直角三角形坐标图上绘出溶解度曲线及辅助曲线；（2）已知混合液是由醋酸乙酯（B）20kg，丙酮（ A）10kg，水（ S）10kg组成，求两共轭相的组成及量。丙酮（ A）醋酸乙酯（B）水（ S）平衡数据：醋酸乙酯（萃余相）水相（萃取相）丙酮 (%) 醋酸乙酯 (%) 水(%) 丙酮 (%) 醋酸乙酯 (%) 水(%) 0 96.5 3.5 0 7.4 92.6 4.8 91.0 4.2 3.2 8.4 88.5 9.4 85.6 5.0 6.0 8.0 86.0 13.5 80.5 6.0 9.5 8.3 82.2 16.6 77.2 6.2 12.8 9.2 78.0 20.0 73.0 7.0 14.8 9.8 75.4 22.4 70.0 7.6 17.5 10.2 72.3 27.8 62.0 10.2 21.2 11.8 67.0 32.6 51.0 13.4 26.4 15.0 58.6 解： （1）见附图（ 2）含丙酮 25%，水 25%，见 M点。E点：丙酮 19.5%，水 69%，醋酸乙酯 11.5% R点：丙酮 27%，水 9.5%，醋酸乙酯 63.5% 由丙酮的物料衡算：E 0.195+(40-E) 0.27=10 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 14 页 - - - - - - - - - 习题解57 E=10.7kg R=40-E=29.3kg 9-18 在上题的物系中，若（1）当萃余相中 xA=20%时，分配系数 kA和选择性系数； （2）于 100kg含35%丙酮的原料中加入多少kg的水才能使混合液开始分层；（3）要使（ 2）项的原料液处于两相区，最多能加入多少kg水； （4）由 12 kg 醋酸乙酯和 8 kg水所构成的混合液中，尚需加入若干kg丙酮即可使此三元混合液成为均匀相混合液。解： （1）萃余相： xA=20%，xB=73%，xS=7% 萃取相： yA=14.8%，yB=9.8%，yS=75.4% kA=yA/xA=0.148/0.2=0.74 =yAxB/xAyB=0.148 0.73/(0.20.098)=5.51 （ 2）连接 FS交溶解度曲线于D、C二点，读得：xDA=0.307，xDS=0.124，xDB=0.569，xCA=0.04，xCS=0.883，xCB=0.077 对溶液 D作A的衡算MD 0.307=35，MD=114 应加入 14kg水方开始分层（ 3）对溶液 C作A的衡算MC 0.04=35，MC=875 最多能加入 775kg水（ 4）原溶液含水 40%，(图上 G点)，连 AG交溶解度曲线于M点，读得：xMA=0.37，xMS=0.253，xMB=0.377 对B作衡算MM 0.377=12 MM=31.8kg 故应加入 11.8kg丙酮9-19 在25下用甲基异丁基甲酮（MIBK ）从含丙酮 35%（质量分数）的水溶液中萃取丙酮，原料液的流量为 1500kg/h。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，萃取剂的用量为若干 kg/h； （2）若将（ 1）求得的萃取剂用量分作二等分进行多级错流萃取，试求最终萃余相的流量和组成； （3）比较（ 1）和（ 2）两种操作方式中丙酮的回收率。附：溶解度曲线数据（质量分数）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 联结线数据（丙酮的质量分数）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 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 14 页 - - - - - - - - - 习题解58 解： （1）作溶解度曲线和辅助线。在AB 边上定 F点（A的浓度为 35%） 。连 FS，从S出发作溶解度曲线的切线，交 AB 边于 E，切点为 E，借助辅助线作与E共轭的 R点，连 RE与FS交于 M点，M点组成为：xA=21%，xS=40.5%，xB=38.5% 1500 0.35=M 0.21 M=2500kg/h 应加入 1000kg/h的溶剂（2）设加入的溶剂量为500kg/h 第一级xMA=1500 0.35/2000=0.2625 由此求得 FS线上 M1点。借助辅助线求出过M点的联结线，得R1，E1二点，连 R1S：R1点组成： x1A=0.225，x1S=0.035，x1B=0.74 E1点组成： y1A=0.335，y1S=0.60，y1B=0.065 E1+R1=2000 0.225E1+0.335R1=1500 0.35 R1=1318kg/h E1=682kg/h 将R1与 500kgS混合得 M2，总量为 1818 kg/h 其中含 A： 1318 0.225/1182=0.163，由此在 R1S上得M2点。作过 M2的联结线， R2、E2点组成：x2A=0.135，x2S=0.035，x2B=0.83 y2A=0.2，y2S=0.76，y2B=0.04 作A的衡算： R2 0.135+(1818-R2) 0.2=1818 0.163 R2=1034.9kg/h ，E2=783.1kg/h （ 3）单级 : =EyA/(1500 0.35) 由附图中读得 E点组成：yA=0.25，yS=0.7，yB=0.05 R点xA=0.16，xS=0.028，xB=0.812 作A的衡算0.25E+(2500-E) 0.16=1500 0.35 E=1389kg/h =1389 0.25/(15000.35)=66.1% 二级错流=1-R2x2A/(1500 0.35)=1-472.80.1/(15000.35)=91.0% 9-20 含15%（质量分数）的醋酸水溶液，其量为1200kg，在 25下用纯乙醚进行两级错流萃取，加入单级的乙醚量和该级处理之质量比为1.5。试求各级萃取相和第二级萃余相的量，当蒸出乙醚后，求各级萃取液和第二级萃余液的组成。25下水醋酸乙醚系统的平衡数据如下：水层乙醚层水醋酸乙醚水醋酸乙醚93.3 0 6.7 2.3 0 97.7 88.0 5.1 6.9 3.6 3.8 92.6 84.0 8.8 7.2 5.0 7.3 87.3 78.2 13.8 8.0 7.2 12.5 80.3 72.1 18.4 9.5 10.4 18.1 71.5 65.0 23.1 11.9 15.1 23.6 61.3 55.7 27.9 16.4 23.6 28.7 47.7 解：在三角形相图上作溶解度曲线和辅助线（本题的联结线可近似看作水平线，故亦可不作辅助线）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 14 页 - - - - - - - - - 习题解59 由 xF=0.15定F点，连 FSM=2.5F=3000kg xM1A=1200 0.15/3000=0.056 由此定 FS上M1点作过 M点的联结线，读得：x1A=0.06，x1S=0.07，x1B=0.87 y1A=0.06，y1S=0.89，y1B=0.05 作B的衡算0.87R1+(3000-R1) 0.05=1200 0.85 R1=1061 kg， E1=1939 kg （若作 A的衡算，由于 xA=yA，将无法求解）则第二级萃取，连R1S， M2=2.5R1=2652.5kg xM2A=1061 0.06/2652.5=0.024 由此定 M2点R2：x2A=0.024， x2S=0.07，x2B=0.906 E2：y2A=0.024，y2S=0.94，y2B=0.036 作B的衡算0.906R2+(2652.5- R2) 0.036=1061 0.87 R2=951.2kg E2=1701.3kg 分别连 E1S，E2S，R2S，延长交 AB 边，读得： E1=0.51，E2=0.35，R2=0.028 9-21 含35%（质量分数）的醋酸水溶液，其量为1200kg/h，用纯乙醚作萃取剂在25下进行多级逆流萃取，萃取剂量为2000kg/h，要求最终萃余相中醋酸组成不大于7%，试用三角形坐标求出所需理论板数。平衡数据见上题。解:：作溶解度曲线，在AB边上定 F点，连 FS xMA=1200 0.35/(1200+2000)=0.13 由此定 FS线上 M点由Rn=0.07，Rn点，连 RnM，延长交溶解度曲线于E1点，连 FE1，RnS，延长交于 A点, 作图 NT=2 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 14 页 - - - - - - - - - 习题解60 9-22 以厚度 0.56mm的大豆压片，用乙烷进行豆油浸出试验，得如下数据：浸出时间 /min 0 30 40 50 60 70 残油量 /(kg油/kg固体 ) 0.257 0.0179 0.0149 0.013 0.0117 0.0107 试估算 2小时后的残油量，设q0=0.006 kg油/kg固体解：E=(q-q0)/(q1-q0)=(8/2)exp(-2D /C2) 即E=Aexp(-B )用题表中数据计算（q1=0.257） ：qElnE回归得 lnA=-2.394 30 0.0179 0.0474 -3.049 A=0.0912 40 0.0149 0.0355 -3.339 B=0.023 50 0.013 0.0279 -3.580 代入 =120min 60 0.0117 0.0227 -3.785 得E=0.00575 70 0.0107 0.0187 -3.978 即q=0.00744kg油/kg固体9-23 大豆轧成不同厚度进行浸出试验，试验时间为20分钟，测得的残油数据如下：厚度 /mm 0.229 0.356 0.432 残油 /(kg/kg 干基) 0.0037 0.0069 0.012 试确定浸出速率与厚度的关系。解：-dq/d =Di2(q-q0)/L2积分得(q-q0)/(q1-q0)=exp(-2Di/L2)代入qa=0.0037，La=2.29 10-4m qb=0.0069，Lb=3.56 10-4m qc=0.012， Lc=4.32 10-4m =1200s 联立解得D=3.15 10-11m2/s q0=0.00365kg/kg 干基q1=0.06518kg/kg 干基9-24 某甜菜制糖厂，以水为溶剂每小时处理50t甜菜片，甜菜含糖12%，甜菜渣 40%，出口溶液含糖15%，设浸出系统中，每一个浸出器内，溶液与甜菜片有充分时间达到平衡，而且每吨甜菜渣含溶液3t，今拟回收甜菜片中含糖的97%，问此系统需几个浸出器？解: 以1 h为计算基准，甜菜中含糖为500000.12=6000kg/h 出口溶液含糖量6000 0.97=5820kg/h 废粕含糖量6000 0.03=180kg/h 出口溶液总量E=5820/0.15=38800kg/h 底流量L=50000 0.4 3=60000kg/h 固体量50000 0.4=20000kg/h 废粕总量60000+20000=80000kg/h 溢流量V=38800+80000-50000=68800kg/h a=V/L=1.147 a1=E/L=38800/60000=0.6467 1/R1=1+a1(1-an)/(1-a) 1/0.03=1+0.6467(1-1.147n)/(1-1.147) n=15.516个0.010.1020406080E名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 14 页 - - - - - - - - - 习题解61 9-25 在逆流设备中，将含油20%（质量）的油籽进行浸出，离开末级的溢流含油量为50%，从此溶液中回收得油90%。若用某新鲜溶剂来浸出油籽，同时在底流中每1kg不溶性固体持有0.5kg溶液， 试问在恒底流操作下所需的理论级数是多少（用三角形相图解）？解：作三角形相图，在AB边上由 xFA=0.2定F点，在 AS边上由 yEA=0.5定E点。连 BF，在 BF上由底流中溶液：不溶性固体=1：2定L 点，使 BL ：LE =1：2。过 L 点作 AS边