食品工程原理答案-第9章多級分離操作

1、在常壓下將某二元混合液其易揮發(fā)組分為0.5（摩爾分?jǐn)?shù)，下同），分別進(jìn)行閃蒸和簡單蒸餾，要 求液化率相同均為1/3,試分別求出釜液和餾出液組成， y=0.5x+0.5。 解：（1）閃蒸9-2假設(shè)在操作范圍內(nèi)氣液平衡關(guān)系可表示為:y=qx/(q-1)-x(q-1)y=0.5x+0.5得：y=-0.5x+0.75與(3)得：-0.5x+0.75=0.5x+0.5y=0.5x0.25+0.5=0.625(1)(2)(3)x=0.75-0.5=0.25由(1)由(2)解得x=xW=0.25(2)簡單蒸餾因?yàn)橐夯蕿?/3，故若原料液為1kmol，則W=1/3kmol ln(F) = j 4 = $ _d

2、x_ = -*4 = 2ln 3Wy * - x0.5x + 0.5 - xxx(xW-1)/(-0.5)=1.732 由 F=1kmol，W=1/3kmol1x0.5=xWx(2/3)+(1/3)x0.134M dx=2ln = ln3 = 1.09860.5 x -10.5 -1xW-1堂0.866xW=0.134可 得D=2/3kmolxD=0.683第九章多級分離操作9-1正庚烷（A）和正辛烷（B）的飽和蒸氣壓數(shù)據(jù)如下：t/C98.4105.0110.0115.0120.0125.6pA0/kPa101.3125.3140.0160.0180.0205.3pB0/kPa44.455.6

3、64.574.886.0101.3試在總壓101.3kPa下計算氣液平衡組成，并作出t-x-y圖。解：xa=(P-Pb0)/(Pa0-Pb0)ymEp計算得下表：t/C98.4105.0110.0115.0120.0125.6xA10065.648.731.116.30yA10081.167.449.128.909-3在連續(xù)操作的常壓精餾塔中分離乙醇水溶液，每小時于泡點(diǎn)下加入料液3000kg，其中含乙醇 30%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同），要求塔頂產(chǎn)品中含乙醇90%，塔底產(chǎn)品中含水99%。試求：塔頂、塔底的產(chǎn) 品量（分別用kg/h，kmol/h表示）。解：F=3000 kg/hF=D+W3000=D+W

4、D=977.5 kg/hxD=(90/46)/(90/46+10/18)=0.779xW=(1/46)/(99/18+1/46)=0.004MD=0.78x46+0.22x18=39.84kg/kmolD=D MD=977.5/39.84=24.54kmol/hxF=0.3xD=0.9F 左D，xd+Wxw3000 x0.3=Dx0.9+Wx0.01W=3000-977.5=2022.5kg/hxF=(30/46)/(30/46+70/18)=0.144MF=0.144x46+(1-0.144)x18=22.03kg/kmolMW=0.004x46+0.996x18=18.11kg/kmolW

5、=2022.5/18.11=111.68kmol/h解：尸=3000kg/hF=D+W3000=D+WD=67.42kg/h和=(90/46)/(90/46+10/18)=0.779xW=(1/46)/(99/18+1/46)=0.004MD=0.78x46+0.22x18=39.84kg/kmolD=D/MD=977.5/39.84=1.69kmol/hxf=0.03xd=0.9F F=D，Xd+WV3000 x0.03=Dx0.9+Wx0.01W=3000-67.42=2932.58kg/hxf=(3/46)/(3/46+70/18)=0.012MF=0.012x46+(1-0.012)x

6、18=18.34kg/kmolMW=0.004x46+0.996x18=18.11kg/kmolW=2932.58/18.11=161.93kmol/h9-4某精餾塔操作中，已知操作線方程為精餾段y=0.723x+0.263,提餾段y=1.25x-0.0187,若原料以飽 和蒸汽進(jìn)入精餾塔中，試求原料液、精餾段和釜?dú)堃旱慕M成和回流比。解：R/(R+1)=0.723R-0.723R=0.723R=2.61xD/(R+1)=0.263xD=0.63x(2.61+1)=0.95提餾段操作線與對角線交點(diǎn)坐標(biāo)為：y=x=xWxW=0.0748由兩操作線交點(diǎn)得：0.723x+0.263=1.25x-0.0

7、187x=0.535y=0.723x0.535+0.263=0.65二 xF=y=0.65 (因q=0, q線為水平線) 9-5用一連續(xù)精餾塔分離二元理想溶液，進(jìn)料量為100kmol/h，易揮發(fā)組分xF=0.5，泡點(diǎn)進(jìn)料，塔頂 產(chǎn)品xD=0.95,塔底釜液銀=0.05(皆為摩爾分?jǐn)?shù))，操作回流比R=1.8,該物系的平均相對揮發(fā)度=2.5。 求：(1)塔頂和塔底的產(chǎn)品量(kmol/h)； (2)提餾段下降液體量(kmol/h)； (3)分別寫出精餾段和 提餾段的操作線方程。解：(1) F=D+WFxF=DxD+WxW100=D+W100 x0.5=Dx0.95+Wx0.05得：D=50 kmol

8、/hW=50kmol/h L=RD=1.8x50=90 kmol/hL=L+qF=90+1x100=190kmol/h(q=1)y+i=Rx/(R+1)+xD/(R+1)=0.643與+0.340y：+i=L?xm/(L-W)-WxW/(L-W)=1.357xm-0.01799-6在常壓連續(xù)精餾塔中，分離某二元混合物。若原料瀕0C的冷料，其中含易揮發(fā)組分0.44(摩爾 分?jǐn)?shù)，下同)，其泡點(diǎn)溫度為93C，塔頂餾出液組成為0.9，塔底釜?dú)堃旱囊讚]發(fā)組分1可為0.1，物 系的平均相對揮發(fā)度為2.5，回流比為2.0。試用圖解法求理論板數(shù)和加料板位置，(已知原料液的平 均汽化潛熱rm=31900kJ/k

9、mol，比熱容為Cp=158kJ/kmol)。若改為泡點(diǎn)進(jìn)料，則所需理論板數(shù)和加料 板位置有何變化？從中可得出什么結(jié)論？解：q=rm+Cp(y 冷)/rm=31900+158x(93-20)/31900=1.362x 00.10.2包冷 0.30.40.50.60.70.81.0y 0 0.217 0.385 0.517 0.6250.7140.7890.854 0.909 1.0 xD/(R+1)=0.9/(2+1)=0.3由圖解得共需7.4塊(包括再沸器)理論板，從塔頂算起第3塊理論板為加料板。若q=1，則同法作圖知：理論板數(shù)為8塊(包括再沸器)，從塔頂算起第4塊理論板為加料板。9-7某精

10、餾塔分離易揮發(fā)組分和水的混合物，gF=200kmol/h,烏=0.5 (摩爾分?jǐn)?shù)，下同)，加料為氣 液混合物，氣液摩爾比為2： 3,塔底用飽和水蒸汽直接加熱，離開塔頂?shù)臍庀嘟?jīng)全凝器，冷凝量1/2 作為回流液體，其余1/2作為產(chǎn)品，已知qD=90kmol/h，xD=0.9，相對揮發(fā)度a=2，試求：(1)塔底產(chǎn) 品量qW和塔底產(chǎn)品組成xW；(2)提餾段操作線方程式；(3)塔底最后一塊理論板上升蒸汽組成。解：I-1| 北(1)D=90kmol/hV=180kmol/hq=3/5| Jy=y-(1-q)F=180-(1-3/5)x200=100kmol/hn1F+V,=D+WFxF=DxD+WxWy0

11、 * x廣%得W=200+100-90=210kmol/h200 x0.5=90 x0.9+210 xWxW=0.0905 ym+1=wxm/v-wxW/v=210 xm/100-210 x0.0905/100=2.1xn；-0.19(3)yW=axW/1+(a-1)xW=2x0.0905/(1+0.0905)=0.1669-8在常壓連續(xù)提餾塔中分離某理想溶液，qF=100kmol/h，xF=0.5，飽和液體進(jìn)料，塔釜間接蒸汽加 熱，塔頂無回流，要求xD=0.7, xW=0.03，平均相對揮發(fā)度a=3 (恒摩爾流假定成立)。求：(1)操作線方程；（2）塔頂易揮發(fā)組分的回收率。解：（1）恒摩爾流

12、：F=L，V=V=D全塔物料衡算F=W+DFXf=DXd+WXwW=29.9kmol/hD=70.1kmol/hym+1= Lxm/V-WxW/V=1.427xm-0.0128（2）倡Dxd/fXF=70.1x0.7/（100 x0=98.1%9-9在連續(xù)精餾塔中分離某理想溶液，易揮發(fā)組分組成XF為0.5 (摩爾分?jǐn)?shù)，下同)，原料液于泡點(diǎn)下 進(jìn)入塔內(nèi)，塔頂采用分凝器和全凝器，分凝器向塔內(nèi)提供回流液，其組成為0.88，全凝器提供組成 為0.95的合格產(chǎn)品，塔頂餾出液中易揮發(fā)組分的回收率為98%，若測得塔頂?shù)谝蛞粚永碚摪宓囊合嘟M 成為0.79。試求：(1)操作回流比是最小回流比的多少倍？ (2)若

13、餾出液流量為100kmol/h，則原料 液流量為多少？解：(1)xD=0.95=y0 x0=0.88a=y(1-x)/x(1-y)=0.95x0.12/(0.88x0.05)=2.59q=1xq=xF=0.5yq=axq/1+(a-1)xqL2.59x0.5/(1+1.59x0.5)=0.721乩廣扁*仇)=(0.95-0.721)/(0.721-0.5)=1.03x1=0.79y1=Ox1/1+(a-1)x1=2.59x0.79/(1+1.59x0.79)=0.907由分凝器作物料衡算得：(R+1)Dx0.907=RDx0.88+Dx0.950.907R+0.907=0.88R+0.95R=

14、1.59R/Rmin=1.59/1.03=1.55(2) n=DxD/FxF=0.980.98=100 x0.95/(Fx0.5)F=193.9kmol/h9-10在常壓精餾塔中分離苯一甲苯混合物，進(jìn)料組成為0.4 (摩爾分?jǐn)?shù)，下同)，要求塔頂產(chǎn)品濃度 為0.95，系統(tǒng)的相對揮發(fā)度為2.5。試分別求下列三種情況下的最小回流比：(1)飽和液體；(2)飽 和蒸氣；(3)氣液兩相混合物，氣液的摩爾比為1： 2。解：(1) xq=0.4yq=axq/1+(a-1)xq=2.5x0.4/1+(2.5-1)x0.4=0.625RLin=(xD-yq)/(yq-xq)=(0.95-0.625)/(0.625

15、-0.4)=1.44 yq=0.4xq=yq/a-(a-1)yq=0.4/2.5-(2.5-1)x0.4=0.2105RLin=(xD-yq)/(yq-xq)=(0.95-0.4)/(0q4-0.2105)=2.9 q=2/3xF=0.4q線：yq=qxq/(q-1)-xF/(q-1)=1.2-2xq與yq=oxq/1+(a-1)xq=2.5xq/(1+1.5xq)聯(lián)立解得x =0.3262y =0.5476Rnin=(xD-y )/(y -x )=(0.95-0.5476)/(0.5476-0.3262)=1.869-11在連續(xù)操作的板式精餾塔中分離某理想溶液，在全回流條件下測得相鄰板上的液

16、相組成分別為 0.28, 0.41和0.57,已知該物系的相對揮發(fā)度a=2.5。試求三層板中較低兩層的單板效率(分別用氣相 板效率和液相板效率表示)。解：因全回流，故：思=叫=0.57y3=x2=0.41y2*=2.5x0.41/(1+1.5x0.41)=0.635y3*=2.5x0.28/(1+1.5x0.28)=0.493MV2=(y2-y3)/(y2*-y3)=(0.57-0.41)/(0.635-0.41)=0.711Emv3=(0.41-0.28)/(0.493-0.28)=0.61x2*=y2/a-(a-1)y2=0.57/(2.5-1.5x0.57)=0.347x3*=0.41/

17、(2.5-1.5x0.41)=0.218EML2=(x1-x2)/(x1-x2*)=(0.57-0.41)/(0.57-0.347)=0.716孩l3=(0.41-0.28)/(0.41-0.218)=0.6779-12有兩股二元溶液，摩爾流量比好：F2=1： 3,濃度各為0.5和0.2（易揮發(fā)組分摩爾分?jǐn)?shù)，下同）， 擬在同一塔內(nèi)分離，要求餾出液組成為0.9，釜液組成為0.05，兩股物料均為泡點(diǎn)，回流比為2.5。試 比較以下兩種操作方式所需的理論板數(shù)：（1）兩股物料先混合，然后加入塔內(nèi)；（2）兩股物料各在 適當(dāng)位置分別加入塔內(nèi)。平衡關(guān)系見下表：x 00.10.20.30.40.50.60.70

18、.81.0 y 0 0.217 0.382 0.517 0.625 0.714 0.785 0.854 0.909 1.0解：（1）xF=（1/4）x0.25+（3/4）x0.2=0.275xD/（R+1）=0.9/（2.5+1）=0.9/3.5=0.257若二股料混合后再加入塔內(nèi)，則所需理論板數(shù)圖解得11.5塊（包括再沸器）。（2）二股料分別加入，將精餾塔分三段：yn+1=Rxn/(R+1)+XD/(R+1)b1=xD/(R+1)=0.257第二條操作線斜率：ys+1=(L+F1)xS/(R+1)D+(DxD-F1xF1)/(R+1)DF1+F2=D+W取 F=100kmol/hyn+1=L

19、，/(L，-Wx- WXw/(L-W)400=D+W2=(DxD-F1xF1)/(+1)DF1Xf1+F2Xf2=DXd+WwF2=300kmol/h50+300 x0.2=0.9D+0.05WW=294.1 kmol/h,D=105.9 kmol/hb2=(DxD-F1xF1)/(R+1)D=(105.9x0.9-100 x0.5)/(3.5x105.9)=0.122從圖可作圖求出理論板數(shù)為9塊(包括再沸器)從上述計算結(jié)果可得出：當(dāng)達(dá)到同樣的分離程度，分批量分別從適當(dāng)位置加入比兩股料混合后 起加入，所需的理論板數(shù)少，即設(shè)備投資費(fèi)用少。9-13用常壓連續(xù)精餾塔分離某理想溶液，相對揮發(fā)度為2.5

20、,泡點(diǎn)進(jìn)料，料液含易揮發(fā)組分0.5 （摩 爾分?jǐn)?shù)，下同），要求xD=0.9, xW=0.1，回流比為2,塔頂氣相用全凝器至20。后再回流，回流液泡點(diǎn) 83C，比熱容140kJ/（kmol.K），汽化熱3.2x104kJ/kmol。求所需理論板數(shù)。解：設(shè)尸=100 kmo解得 D=50kmol/hW=50kmol/h因R=2L=RD=2x50=100kmol/hq=r+Cp(ts-t)/r= 3.2x104+140(83-20)/(3.2x104)= 1.28離開第一、層板的液體流量為：L=Lq=1.28x100=128kmol/h 進(jìn)入第一板的氣體流量為：V=L”+D=128+50=178km

21、ol/h 精餾段操作線方程為：yn+i=L”x括再沸器)，從第4塊理論板加料。9-14提餾塔是只有提餾段的塔，今有一含氨5% （摩爾分?jǐn)?shù)）的水溶液，在泡點(diǎn)下進(jìn)入提餾塔頂部， 以回收氨。塔頂氣體冷凝后即為產(chǎn)品。要求回收90%的氨，塔釜間接加熱，排出的釜液中含氨小于 0.664%，已知操作范圍內(nèi)平衡關(guān)系可近似用y=6.3x表示。試求：（1）所需理論板數(shù)；（2）若該塔由 若干塊氣相默弗里板效率均為0.45的實(shí)際板組成，問需幾塊實(shí)際塔板；（3）該塔的總效率。解：(1)設(shè)尸=1 kmol/hDxD/FxF=0.9F=D+WW=F-DFxF=DxD+WxW0.05=DxD+(F-D)x0.006640.0

22、5-0.9x0.05=(1-D)x0.006641-D=0.753D=0.247 kmol/h0.247xD/0.05=0.9xD=0.182由恒摩爾流假設(shè)：V=DL=FW=F-D逐板計算：y1=xD=0.182x1=y1/6.3=0.0289x2=y2/6.3=0.0154x3=y3/6.3=0.00671故操作線：ym+1立Xm/V-WW/V=Xm/0.247-0.753x0.00664/0.247=4.04858Xm-0.02y2=4.04858x1-0.02=0.097y3=4.04858x2-0.02=0.0423故約需3塊理論板(含再沸器)。(2)設(shè)操作線為：y m+1=ax m-

23、b與（/屈協(xié)心mym+1）=Em V聯(lián)立得： m+1=ay 7 m/（a-EmVa+EmVm）-EmVmb/（a-EmVa+EmVm）=08y m00112 yW=mxW=6.3x0.00664=0.04183而 y1=xD=0.182 y 2=0.1344y3=0.09632y4=0.06586y5=0.0415yW故氣=4 塊（3） Et=Nt/Np=2/4=0.59-15某常壓連續(xù)精餾塔每小時制取55%的醋酸200kg,原料液為醋酸水溶液，含醋酸31%,泡點(diǎn)進(jìn)料， 被蒸出的水中含有2%的醋酸，回流比為4,試求理論板數(shù)。以上所有濃度均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)，常壓下醋 酸水溶液的平衡數(shù)據(jù)如下（含水質(zhì)量分

24、數(shù)）：x/%4102030405060708090y/%6.816.129.641.852.862.070.077.085.092.5解：將質(zhì)量分?jǐn)?shù)換算成摩爾分?jǐn)?shù)：x 0.1220.270.4550.5880.690.7690.8330.8860.930.968y 0.1960.390.5840.7050.7890.8450.8860.9180.950.976xF=(69/18)/(69/18+31/60)=0.88xD=(98/18)/(98/18+2/60)=0.994xW=(45/18)/(45/18+55/60)=0.73xD/(R+1)=0.994/(4+1)=0.199由圖可知，N

25、t=11 (包括再沸器)，在第9塊板進(jìn)料。9-16在常壓下以連續(xù)泡罩精餾塔分離甲醇一水混合液，料液中含甲醇30%，殘液中含甲醇不高于2%， 餾出液含甲醇95%（以上均為摩爾分?jǐn)?shù)），已知：每小時得餾出液2000kg，采用的回流比為最小回流 比的1.8倍，進(jìn)料為飽和液體。試求：（1）板效率為40%時所需的塔板數(shù)及進(jìn)料板位置；（2）加熱蒸 汽壓力為1.5atm （表壓）時的蒸汽消耗量；（3）塔的直徑和高度。給出平衡數(shù)據(jù)如下，空塔速度取 1m/s（x一液相中甲醇的摩爾分?jǐn)?shù)，y一氣相中甲醇的摩爾分?jǐn)?shù)，L溫度）。t/Cx/%y/%t/Cx/%y/%1000.00.075.30.400.72996.40.0

26、20.13473.10.500.77993.40.040.23471.20.600.82591.20.060.30469.30.700.87089.20.080.36567.60.800.91587.70.100.41866.00.900.95884.40.150.51765.00.950.97981.70.200.57964.51.01.078.00.300.665解：（1）從圖讀出：xq=xF=0.3，yq=0.665Rmin=(xD-y )/(y -x )=(0.95-0.665)/(0.665-0.3)=0.780=1.8x0.780=1.41xD/(R+1)=0.95/(1.41+1

27、)=0.394作圖可知理論板數(shù)格=8 (含再沸器)實(shí)際板數(shù)NR=7/0.4=17.5e18塊從塔頂開始算起，第NR1=5.2/0.4=13塊為加料板 MD=0.95x32+0.05x18=30.34kg/kmolD=2000/30.34=65.92kmol/h尸=2185.4kJ/kgU=V=(R+1)D=2.41x65.92=158.87kmol/h再沸器內(nèi)的溶液可近似看作水，其潛熱為2258kJ/kg，加熱蒸汽的汽化潛熱G=W/r=158.87x2258x 18/2185.4=2955kg/h xd=0.95tD=65CxW=0.02tW=96.4C,故平均溫度為80.7C公=22.4x1

28、58.87x(80.7+273)/(273x3600)=1.2825m3/sDT=(4qv/ u)0.5=(1.2825/0.785x1)0.5=1.28m取板間距0.3m,(因不易發(fā)泡)則H=18x0.3=5.4m9-17在30C時測得丙酮（A）一醋酸乙酯（B）一水（S）的平衡數(shù)據(jù)如下表（均以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示）。 （1）在直角三角形坐標(biāo)圖上繪出溶解度曲線及輔助曲線；（2）已知混合液是由醋酸乙酯（B） 20kg, 丙酮（A） 10kg，水（S） 10kg組成，求兩共軛相的組成及量。丙酮（A）一醋酸乙酯（B）一水（S）平衡數(shù)據(jù)：醋酸乙酯（萃余相）水相（萃取相）丙酮（）醋酸乙酯（）水()丙酮（）醋酸乙

29、酯（）水()096.53.507.492.64.891.04.23.28.488.59.485.65.06.08.086.013.580.56.09.58.382.216.677.26.212.89.278.020.073.07.014.89.875.422.470.07.617.510.272.327.862.010.221.211.867.032.651.013.426.415.058.6解：（1）見附圖A（2）含丙酮25%，水25%，見M點(diǎn)。瓦點(diǎn)：丙酮19.5%，水69%，醋酸乙酯11.5%R點(diǎn)：丙酮27%，水9.5%，醋酸乙酯63.5%由丙酮的物料衡算：Ex0.195+（40-E）x0

30、.27=10E=10.7kgR=40-N=29.3kg9-18在上題的物系中，若（1）當(dāng)萃余相中=20%時，分配系數(shù)似和選擇性系數(shù)6； （2）于100kg含 35%丙酮的原料中加入多少kg的水才能使混合液開始分層；（3）要使（2）項的原料液處于兩相區(qū)， 最多能加入多少kg水；（4）由12 kg醋酸乙酯和8 kg水所構(gòu)成的混合液中，尚需加入若刑&丙酮即可 使此三元混合液成為均勻相混合液。解：（1）萃余相：=20%，xB=73%，抱=7%萃取相：yA=14.8%，*=9.8%，方=75.4%礙山=0.148/0.2=0.74p=jAxB/xAyB=0.148x0.73/（0.2x0.098）=5.

31、51（2）連接FS交溶解度曲線于Q、。二點(diǎn)，讀得：xDA=0.307, xDS=0.124, xDB=0.569, xCA=0.04，xCS=0.883, xCB=0.077對溶液D作A的衡算MDx0.307=35, MD=114應(yīng)加入14kg水方開始分層A（3） 對溶液C作A的衡算MCx0.04=35, MC=875二最多能加入775kg水（4）原溶液含水40%，（圖上G點(diǎn)），連AG交溶解度曲線于肱點(diǎn)，讀得：MM=31.8kg故應(yīng)加入11.8kg丙酮Xma=0.37, Xms=0.253, Xmb=0.377 對B作衡算MMx0.377=129-19在25C下用甲基異丁基甲酮（MIBK）從含

32、丙酮35% （質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的水溶液中萃取丙酮，原料 液的流量為1500kg/h。試求：（1）當(dāng)要求在單級萃取裝置中獲得最大組成的萃取液時，萃取劑的用 量為若干kg/h； （2）若將（1）求得的萃取劑用量分作二等分進(jìn)行多級錯流萃取，試求最終萃余相的 流量和組成；（3）比較（1）和（2）兩種操作方式中丙酮的回收率。附：溶解度曲線數(shù)據(jù)（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）丙酮（A）水(B)MIBK(S)丙酮（A）水(B)MIBK(S)02.297.848.418.832.84.62.393.148.524.127.418.93.977.246.632.820.624.44.671.042.645.012.428.95.565.

33、630.964.15.037.67.854.620.975.93.243.210.746.13.794.22.147.014.838.2098.02.0聯(lián)結(jié)線數(shù)據(jù)（丙酮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）水層MIBK層水層MIBK層5.5810.6629.540.011.8318.032.042.515.3525.536.045.520.630.538.047.023.835.341.548.0解：(1)作溶解度曲線和輔助線。在AB邊上定尸點(diǎn)(A的濃度為35%)。連FS,從S出發(fā)作溶解度曲線 的切線，交AB邊于，切點(diǎn)為礦借助輔助線作與共軛的R點(diǎn)，連RE與FS交于M點(diǎn)，M點(diǎn)組成為： %=21%，抱=40.5%，烏=38

34、.5%1500 x0.35=Mx0.21M=2500kg/h二應(yīng)加入 1000kg/h 的溶劑(2)設(shè)加入的溶劑量為500kg/h第一級xMAT500 x0.35/2000=0.2625由此求得 FS 線上 M點(diǎn)。借助輔助線求出過必點(diǎn)的聯(lián)結(jié)線，得人1，與二點(diǎn)，連R1S：%點(diǎn)組成：x1A=0.225，x1S=0.035，x1B=0.74灼點(diǎn)組成：j1A=0.335,凹$=0.60，j1b=0.065E1+R1=20000.225E1+0.335R1=1500 x0.35R1=1318kg/hE1=682kg/hRi與500kgS混合得場，總量為1818 kg/h其中含A： 1318x0.225/

35、1182=0.163,由此在R1S上得M2點(diǎn)。作過M2的聯(lián)結(jié)線，R2、工2點(diǎn)組成：x2A=0.135, x2S=0.035, x2B=0.83j2A=0.2, y2S=0.76, y2B=0.04作A的衡算：R2x0.135+(1818-R2)x0.2=1818x0.163R2=1034.9kg/h, E2=783.1kg/h(3)單級：n=EyA/(1500 x0.35)由附圖中讀得瓦點(diǎn)組成：yA=0.25, yS=0.7, yB=0.05R點(diǎn)xA=0.16, xS=0.028, xB=0.812作 A 的衡算0.25E+(2500-E)x0.16=1500 x0.35E=1389kg/h.

36、 門=1389x0.25/(1500 x0.35)=66.1%二級錯流門=1-R2x2A/(1500 x0.35)=1-472.8x0.1/(1500 x0.35)=91.0%A9-20含15% （質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的醋酸水溶液，其量為1200kg，在25C下用純乙醚進(jìn)行兩級錯流萃取，加 入單級的乙醚量和該級處理之質(zhì)量比為1.5。試求各級萃取相和第二級萃余相的量，當(dāng)蒸出乙醚后， 求各級萃取液和第二級萃余液的組成。25C下水一醋酸一乙醚系統(tǒng)的平衡數(shù)據(jù)如下：水層乙醚層水醋酸乙醚水醋酸乙醚93.306.72.3097.788.05.16.93.63.892.684.08.87.25.07.387.378.2

37、13.88.07.212.580.372.118.49.510.418.171.565.023.111.915.123.661.355.727.916.423.628.747.7解：在三角形相圖上作溶解度曲線和輔助線（本題的聯(lián)結(jié)線可近似看作水平線，故亦可不作輔助線）由 xf=0.15定/點(diǎn)，連FSM=2.5F=3000kgxm1a=1200 x0.15/3000=0.056由此定尸S 上肱廣點(diǎn)作過肱點(diǎn)的聯(lián)結(jié)線，讀得：x1a=0.06, x1s=0.07, x1b=0.87j1a=0.06, j1s=0.89, j1b=0.05作 B 的衡算0.87Ri+(3000-Ri)x0.05=1200

38、x0.85A=1061 kg,AE1=1939 kg(若作A的衡算，由于xA=yA，將無法求解)則第二級萃取，連R1S，M2=2.5Ri=2652.5kgxM2A=1061x0.06/2652.5=0.024由此定 M2 點(diǎn)R2： x2A=0.024，x2S=0.07，x2b=0.906E2： y2A=0.024，y2S=0.94，y2B=0.036作 B 的衡算0.906R2+(2652.5-R2)x0.036=1061x0.87R2=951.2kgE2=1701.3kg 分別連E1S，E2S，R2S，延長交AB邊，讀得：E1=0.51，弓=0.35,R2=0.0289-21含35% (質(zhì)量

39、分?jǐn)?shù))的醋酸水溶液，其量為1200kg/h，用純乙醚作萃取劑在25C下進(jìn)行多級逆 流萃取，萃取劑量為2000kg/h，要求最終萃余相中醋酸組成不大于7%，試用三角形坐標(biāo)求出所需理 論板數(shù)。平衡數(shù)據(jù)見上題。解:：作溶解度曲線，在AB邊上定F點(diǎn),連FSxMa=1200 x0.35/(1200+2000)=0.13 由此定FS線上M點(diǎn)由R廣0.07, R點(diǎn)，連RnM，延長交溶解度曲線于與點(diǎn)，連FE1，RnS，延長交于4點(diǎn)，作圖Nt=2浸出時間/min03040506070殘油量/(kg 油/kg 固體)0.257 0.01790.0149 0.013 0.0117 0.0107試估算2小時后的殘油量

40、，設(shè) q0=0.006 kg 油/kg 固體解：E=(q-q0)/(q-q0)=(8/兀 2)exp(-兀 2DT/C2)即 E=Aexp(-BT)用題表中數(shù)據(jù)計算(=0.257)：tqElnE回歸得 l nA=-2.394300.01790.0474-3.049A=0.0912400.01490.0355-3.339B=0.023500.0130.0279-3.580代入 T=120min600.01170.0227-3.785得 E=0.00575700.01070.0187-3.978即 q=0.00744kg 油/kg 固體9-23大豆軋成不同厚度進(jìn)行浸出試驗(yàn)，試驗(yàn)時間為20分鐘，測得

41、的殘油數(shù)據(jù)如下:9-22以厚度0.56mm的大豆壓片，用乙烷進(jìn)行豆油浸出試驗(yàn)，得如下數(shù)據(jù):0.2290.3560.432厚度/mm殘油 /(kg/kg 干基)0.0037試確定浸出速率與厚度的關(guān)系。0.00690.012解：-心/血=已兀2(0-%)/乙2積分得代入 qa=0.0037，La=2.29x10-4m尖=0.012, 聯(lián)立解得Lc=4,32x10-4mD=3.15x10-nm2/s(q-q0)/(q1-q0)=exp(-K2DiT/L2)qb=0.0069，Lb=3.56x10-4m t=1200sq0=0.00365kg/kg 干基q1=0.06518kg/kg 干基9-24某甜

42、菜制糖廠，以水為溶劑每小時處理50t甜菜片，甜菜含糖12%，甜菜渣40%，出口溶液含糖 15%，設(shè)浸出系統(tǒng)中，每一個浸出器內(nèi)，溶液與甜菜片有充分時間達(dá)到平衡，而且每噸甜菜渣含溶 液3t，今擬回收甜菜片中含糖的97%，問此系統(tǒng)需幾個浸出器？解：以1 h為計算基準(zhǔn)，甜菜中含糖為50000 x0.12=6000kg/h出口溶液含糖量 6000 x0.97=5820kg/h廢粕含糖量 6000 x0.03=180kg/h出口溶液總量 E=5820/0.15=38800kg/h底流量L=50000 x0.4x3=60000kg/h固體量 50000 x0.4=20000kg/h廢粕總量 60000+20

43、000=80000kg/h溢流量V=38800+80000-50000=68800kg/ha=V/L=1.147a1=E/L=38800/60000=0.64671/R1=1+a1(1-an)/(1-a)1/0.03=1+0.6467(1-1.147n)/(1-1.147)n=15.5 一 16 個9-25在逆流設(shè)備中，將含油20% (質(zhì)量)的油籽進(jìn)行浸出，離開末級的溢流含油量為50%，從此溶 液中回收得油90%。若用某新鮮溶劑來浸出油籽，同時在底流中每1kg不溶性固體持有0.5kg溶液，試 問在恒底流操作下所需的理論級數(shù)是多少(用三角形相圖解)？解：作三角形相圖，在菌邊上由xfa=0.2定/

44、點(diǎn)，在45邊上由yEA=0.5定瓦點(diǎn)。連BF，在上由底流中 溶液：不溶性固體=1： 2定L點(diǎn)，使BL： L，=1： 2。過L點(diǎn)作AS的平行線，即為底流曲線mn。作 物料衡算：每100kg進(jìn)料含惰性固體B80kg，油20kg。溢流含油20 x0.9=18kg,溢流量為18/0.5=36kg設(shè)溶劑量為S，其中18kg進(jìn)入溢流(S-18)kg進(jìn)入底流底流量為：80+(S-18)+(20-18)=64+SkgxWA=(20-18)/(64+S)=2/(64+S)xWb=80/(64+S)Xwawb=2/80=0.025在人8邊上定xwa/xwb=0.025的點(diǎn)，將該點(diǎn)與湘連，延長。同時連EF并延長，二

45、線交于點(diǎn)。作理 論級n=5另解：以100kg進(jìn)料為基準(zhǔn)，其中含油20kg，固體80kg。E=100 x0.2x0.9/0.5=36kgL=100 x(1-0.2)x0.5=40kgV=E+L+B-F=36+40+100 x(1-0.2)-100=56kga=V/L=56/40=1.4a1=E/L=36/40=0.91/0.1=1+0.9x(1-1.4n)/(1-1.4)n=4.8 即5 級9-26在多級逆流接觸設(shè)備中，以汽油為溶劑進(jìn)行大豆浸出操作，以生產(chǎn)豆油。若大豆最初含油量為 18%，最后浸出液含油40%，且原料中全部含油有90%被抽出，試計算必需的級數(shù)。假設(shè)在第一級混 合器中，大豆所含之油全被溶出，又設(shè)每級均達(dá)平衡，且每級沉降分離的底流豆渣中持有相當(dāng)一半 固體量的溶液。解：由xfa=0.18定/點(diǎn)(在AB邊上)，在人5邊上由jea=0.4定E點(diǎn)，連ER 連BE，在BE線上定L，使BL： LE=1 ： 2，過L作AS的平行線mn，即底流曲線mn。每100kg進(jìn)料含惰性固體82kg，油18kg。溢流含油 18x0.9=16.2kg溢流量為 16.2/0.4=40.5kg設(shè)溶劑量為S，其中40.5-16.2=24.3kg進(jìn)入溢流，(S-24.3)kg進(jìn)入底流底流量為：82+16.2+S-24.3=73.9+