Раздел 7 (Решение задач Романков, Флисюк)
Экстрагирование
Задача 7.1 (задачник Романков, Флисюк) Построить треугольную диаграмму равновесия для системы вода - уксусная кислота - этиловый эфир при 25°С, пользуясь данными табл. 8.4. Сравнить полученную диаграмму с диаграммой X, Y - z, Z (см. пример 7.3).
Ответ: никакой разницы между диаграммами на рисунках 1 и 2 нет. Это выражение системы вода - уксусная кислота - этиловый эфир при 25 °С в разных координатах.
Скачать решение задачи 7.1 (задачник Романков, Флисюк) (цена 100р)
Задача 7.2 (задачник Романков, Флисюк) Уксусная кислота экстрагируется в противотоке этиловым эфиром из водного раствора, содержащего 20% (масс.) кислоты. Определить необходимое количество растворителя на 1000 кг/ч исходной смеси и число теоретических ступеней экстрагирования, если экстракт должен содержать 60% (масс.), а рафинат - не более 2% (масс.) кислоты (после отгонки растворителя).
Ответ: Gs = 1334 кг/ч, n = 4 ступени, ответ совпадает с задачником с незначительной погрешностью
Скачать решение задачи 7.2 (задачник Романков, Флисюк) (цена 100р)
Задача 7.3 (задачник Романков, Флисюк) Бензойная кислота экстрагируется из водного раствора с содержанием ее 1,5 кг на 1 м3 воды, последовательной промывкой бензолом, содержащим 0,2 кг бензойной кислоты на 1 м3 бензола, при отношении объемов воды и бензола VF=VS=4. Определить, сколько понадобится промывок, если конечное содержание бензола в воде 0,2 кг/м3. Определить также составы получающихся экстрактов. Равновесные данные при рабочей температуре:
Концентрация бензойной кислоты в воде, кг/м3 0,104 0,456 0,707 1,32 1,56
Концентрация бензойной кислоты в бензоле, 0,182 2,45 6,12 18,2 24,5
Ответ: 3 промывки, хе = 4, 1,2 и 0,6 г/л; совпадает с задачником
Скачать решение задачи 7.3 (задачник Романков, Флисюк) (цена 100р)
Задача 7.4 (задачник Романков, Флисюк) В противоточном экстракторе экстрагируется 1,4-диоксан из 25 % -го водного раствора бензолом, в котором массовая доля диоксана 0,5 %. Конечная массовая доля диоксана в воде 2 %. Определить: а) минимальную массу растворителя на 100кг исходной смеси; б) необходимое число теоретических ступеней экстрагирования; в) состав экстракта, приняв массу растворителя в 1,5 раза больше минимальной. Равновесные данные см. в примере 7.1.
Ответ: а) Gsmin = 99кг/ч, необходимое число теоретических ступеней экстрагирования составит 8 ступеней; совпадает с задачником
Скачать решение задачи 7.4 (задачник Романков, Флисюк) (цена 100р)
Задача 7.5 (задачник Романков, Флисюк) Построить фазовые диаграммы равновесия в координатах X, Y-z, Z и X-Y для системы вода - уксусная кислота - изопропиловый эфир при 20°С, пользуясь данными о равновесных составах сосуществующих фаз (в массовых долях), приведенными в табл.7.3. Соединительные линии на диаграмме X, Y - z, Z, проводить не следует. Определить оптимальный состав экстракта при работе противотоком для 5 и 10% исходных смесей.
Ответ: При X=0,05 (5%) содержит Y=0,63 (63%) масс.
Скачать решение задачи 7.5 (задачник Романков, Флисюк) (цена 100р)
Задача 7.6 (задачник Романков, Флисюк) Определить минимальное количество возврата экстракта и соответствующее ему минимальное количество растворителя на 100 кг исходной смеси вода - уксусная кислота с содержанием последней 10% (масс.), если экстракция производится диэтиловым эфиром при 25°С. Экстракт после отгонки растворителя должен содержать 75% (масс.) уксусной кислоты, а рафинат 1% (масс.); растворитель отгоняется полностью.
Ответ: GRO = 38,9кг, GS0 = 256 кг, совпадает с задачником
Скачать решение задачи 7.6 (задачник Романков, Флисюк) (цена 100р)
Задача 7.7 (задачник Романков, Флисюк) Решить задачу 7.6 приняв количество возврата двойным против минимального. Определить также число теоретических ступеней экстрагирования. (См. рис. 7.13)
Рис. 7.13 Диаграмма равновесия и ступени экстрагирования
Ответ: GE = 77,8 кг/ч, G = 450 кг, n = 7шт., совпадает с задачником
Скачать решение задачи 7.7 (задачник Романков, Флисюк) (цена 100р)
Задача 7.8 (задачник Романков, Флисюк) Построить фазовые диаграммы равновесия в координатах X, Y - z, Z, для системы гептан - метилциклогексан - анилин при 25°С. Данные о равновесных составах сосуществующих фаз (в массовых долях, %) взять из табл. 7.4. Определить какова состава продукты можно получить, обрабатывая 40%-и раствор метилциклогексана в гептане чистым анилином при обычной противоточной экстракции. Определить также минимальное число ступеней экстрагирования (при полном возврате экстракта и рафината), если массовая доля мет и л циклогексана в экстракте 98 %, а в рафинате 1 % (после отгонки от растворителя).
Ответ: при обычной противоточной экстракции можно получить концентрацию экстракта 58% масс., и рафинат = 0, n = 11шт., совпадает с задачником
Скачать решение задачи 7.8 (задачник Романков, Флисюк) (цена 100р)
Задача 7.9 (задачник Романков, Флисюк) Вычислить значение коэффициента массопередачи в условиях примера 7.6 при диаметре капель бензола 0,78·10-3 мм. Сравнить соотношение внешнего и внутреннего сопротивлений массопереносу с результатами примера 7.6.
Ответ: Ку = 0,345*10-6 м/с, Сопротивление внешнего массопереноса составляет 71,1%, совпадает с задачником
Скачать решение задачи 7.9 (задачник Романков, Флисюк) (цена 100р)
Задача 7.10 (задачник Романков, Флисюк) В условиях примера 7.7 произвести вычисления для определения времени полного экстрагирования, а также для построения кинетической кривой отработки частицы радиусом 0,8·10-3м.
Ответ 4800 с, совпадает с задачником
Скачать решение задачи 7.10 (задачник Романков, Флисюк) (цена 100р)
Задача 7.11 (задачник Романков, Флисюк) Метилциклогекеан экстрагируется анилином из 40 %-го раствора его в гептане при 25°С в экстракционной установке с возвратом части экстракта и рафината. Массовая доля метилцик-логексана в экстракте 98%, а в рафинате 1 % (исключая растворитель). Отношение количеств возврата экстракта и экстракта-продукта принять в 1,62 раза больше минимального. Определить число ступеней экстрагирования.
Ответ: Число ступеней экстрагирования 18, совпадает с задачником
Скачать решение задачи 7.11 (задачник Романков, Флисюк) (цена 100р)
Задача 7.12 (задачник Романков, Флисюк) В батарею из трех отстойников противоточного действия, объемом по 7 м3 каждый, поступают 2 т раствора NаОН в 1 м3 воды вместе с осадком СаСО3 и отбираются 6 м3 прозрачного концентрированного раствора на выпарку. С другой стороны, в батарею подается в качестве растворителя 6 м3 чистой воды на 2000 кг NаОН. Осадок СаСО3 при переходе со ступени на ступень и при удалении из батареи удерживает 1 м3 раствора. Определить: а) количество NаОН в шламе; б) степень извлечения NаОН; в) процентное содержание NаОН в растворе, поступающем на выпарку.
Ответ: а) 77,8 и 450 кг, n = 7 шт, совпадает с задачником
Скачать решение задачи 7.12 (задачник Романков, Флисюк) (цена 100р)
Задача 7.13 (задачник Романков, Флисюк) Определить число ступеней экстрагирования в условиях примера 7.10, если степень извлечения NаОН равна 0,98.
Ответ: n = 2 – число ступеней экстрагирования, совпадает с задачником
Скачать решение задачи 7.13 (задачник Романков, Флисюк) (цена 100р)
Задача 7.14 (задачник Романков, Флисюк) Определить число ступеней экстрагирования в условиях примера 7.11, если массовая доля СuС12 в экстракте будет равна 9 %, а степень извлечения меди 92 %.
Ответ: 6 - ступеней, совпадает с задачником
Скачать решение задачи 7.14 (задачник Романков, Флисюк) (цена 100р)
Задача 7.15 (задачник Романков, Флисюк) Завод перерабатывает в сутки 10 т сульфида бария с соответствующим количеством соды и 35т воды с целью получения карбоната бария и раствора сульфида натрия. Переработка ведется в пятиступенчатой противоточной батарее. Осадок карбоната бария во время процесса удерживает двойное (по массе) количество воды. В результате переработки получается 10%-и раствор сульфида натрия. Желательно добиться 98 %-го извлечения сульфида натрия. Определить: а) потерю сульфида натрия в остатке; б) массу воды, которую необходимо добавить в качестве растворителя; в) массовые доли N2S в каждом сгустителе.
Ответ: а) 0,1 т, 2) 28,8 т, а) I – 10%, II – 7,9%, III – 6,1%, IV – 4,7%, V – 3,6%, совпадает с задачником
Скачать решение задачи 7.15 (задачник Романков, Флисюк) (цена 100р)
Задача 7.16 (задачник Романков, Флисюк) В противоточной экстракционной батарее экстрагируется едкий натр из продуктов реакции
Nа2СО3 + СаО + Н2О = СаСО3 + 2NаОН.
Поступающая в батарею смесь содержит воды 50 % от массы осадка (СаСО3). Из этой смеси в батарее извлекается 95% NаОН, причем получается 15 %-й раствор. Сколько воды в качестве растворителя должно поступать в батарею и сколько ступеней должно быть в батарее, если из опытных данных известно, что осадок удерживает раствор в следующих количествах, зависящих от содержания в нем NаОН
Ответ: 565 кг воды, совпадает с задачником
Примеры решения глава 7
Решение задач по вашим данным от 100р
Пример 7.1. Бинарная смесь 1,4-диоксана с водой не может быть разделена ректификацией при атмосферном давлении вследствие образования нераздельно кипящей смеси. Для извлечения диоксана используется экстракция его из водного раствора бензолом с последующей ректификацией смеси диоксан - бензол. Определить конечное содержание диоксана в воде, если 150 кг 20 %-го раствора диоксана обрабатываются последовательно пятью порциями бензола по 100 кг каждая. В свежем растворителе массовая доля диоксана 2%. Считать, что на каждой ступени экстрагирования достигается равновесие. Взаимной растворимостью воды и бензола пренебречь.
Данные по растворимости диоксана в воде и бензоле при 25 °С:
Скачать решение примера 7.1(34.71 Кб) скачиваний670 раз(а)
Пример 7.2. В противоточном экстракторе непрерывного действия обрабатываются чистым бензолом сточные фенольные воды с целью очистки воды и извлечения фенола. Определить необходимый расход растворителя и число теоретических ступеней экстрагирования, если в 1 ч обрабатывается 10 м3 воды. Концентрация фенола в воде: начальная 8 кг/м3, конечная 0,5 кг/м3, конечная концентрация фенола в бензоле 25 кг/м3, температура жидкостей 25 С.
Скачать решение примера 7.2(18.84 Кб) скачиваний591 раз(а)
Пример 7.3. По равновесным составам сосуществующих фаз (в массовых долях, %), приведенным в табл. 7.1, построить фазовые диаграммы равновесия для системы вода (А) - уксусная кислота (В) - диэтиловый эфир (С) при 25°С в координатах: а) X, Y - z, Z; б) Х-Y.
Скачать решение примера 7.3(34.25 Кб) скачиваний603 раз(а)
Пример 7.4. Определить наибольшую достижимую массовую долю уксусной кислоты в экстракте для системы вода-уксусная кислота-диэтиловый эфир при 25°С, если экстракция ведется в противотоке: а) для 15 %-й исходной смеси; б) для 5 %-й исходной смеси (по кислоте).
Скачать решение примера 7.4(22.09 Кб) скачиваний600 раз(а)
Пример 7.5. Рассчитать необходимое число ступеней и массу растворителя для экстрагирования уксусной кислоты из водного раствора диэгиловым эфиром (t =25°С), если массовая доля уксусной кислоты в исходной смеси 5%, а в экстракте после отгонки растворителя 60 %. В 1 ч перерабатывается 1000 кг исходного раствора; эфир из рафината и экстракта отгоняется полностью; массовая доля кислоты в остатке не более 1 %
Скачать решение примера 7.5(53.2 Кб) скачиваний656 раз(а)
Притер 7.6. Определить значение коэффициента массопере-дачи при извлечении фенола из сточных вод с помощью осаждающихся капель бензола диаметром 7,8·10-3 м. При температуре 20°С в малых содержаниях фенола справедливо линейное уравнение равновесия у*=3х, что соответствует коэффициенту распределения m=3. Сопоставить значения внешнего и внутреннего сопротивлений массопереносу.
Рис. 7.13 – Диаграмма равновесия и ступени экстрагирования
Скачать решение примера 7.6(27.36 Кб) скачиваний588 раз(а)
Пример 7.7. Определить времена отработки на 100 и на 50 % сферической пористой (См=0,5) частицы при экстрагировании из нее твердого растворимого вещества потоком (С=0,25 м/с) чистого (С = 0) растворителя (рис. 7.8). Радиус частицы 0,4·10-3 м; плотность и вязкость растворителя ρ=1,2·103 кг/м3 и μ=1,4·10-3 Па·с; плотность растворяемого вещества ρм=4,0·103 кг/м3, коэффициент диффузии вещества в растворителе D=3,0·109 м2/с; концентрация насыщения при постоянной температуре процесса экстрагирования С*=30кг/м3. Для определения интенсивности внешней массоотдачи воспользоваться корреляционным соотношением Nu'=0,80·Rе0,5(Рr)1/3 (аналог соотношения (7.20)).
Рис. 7.8 - Послойное экстрагирование из сферической частицы
Скачать решение примера 7.7(26.99 Кб) скачиваний633 раз(а)
Пример 7.8. В вертикальном отстойнике с коническим дном находятся осадок и 7 м3 раствора, содержащего 2т NаОН. После отстаивания сливается прозрачная часть объемом 6 м3, отстойник доливается чистой водой, и суспензия перемешивается. После повторного отстаивания снова сливается 6 м3 чистого раствора. Три слитых с осадка раствора смешиваются и направляются на выпарку. Определить: а) содержание NaOH; б) массовую долю NаОН в растворе, поступающем на выпарку.
Скачать решение примера 7.8(14.24 Кб) скачиваний583 раз(а)
Пример 7.9. С целью извлечения меди колчеданные огарки подвергаются хлорирующему обжигу с поваренной солью. В обожженной массе медь содержится в форме СuС12. Массовая доля хлорида меди составляет 11%. Обожженный продукт подвергается выщелачиванию в противоточной батарее подкисленной водой, получающейся от промывки отходящих газов. Инертная твердая масса удерживает 2 кг воды на 1 кг твердого вещества. На каждой ступени достигается равновесие. Сколько ступеней необходимо иметь в батарее для получения раствора с массовой долей СuС12 12 % и степенью извлечения 98 % Сu из обожженного продукта?
Скачать решение примера 7.9(34.82 Кб) скачиваний589 раз(а)
Пример 7.10. Едкий натр получается по реакции
Na2СО3 + СаО + Н2О = СаСO3 + 2NаОН.
Продукты реакции поступают в первую ступень непрерывной противоточной трехступенчатой батареи с содержанием воды 50 % от массы шлама (СаСO3). В дальнейшем, при переходе со ступени на ступень и выходе из батареи, шлам удерживает воды в 1,5 раза больше собственной массы. Желательно добиться 98 %-го извлечения NаОН. Определить расход воды (на 100 кг сухого шлама) и составы растворов на каждой ступени.
Скачать решение примера 7.10(33.15 Кб) скачиваний573 раз(а)
Пример 7.11. Маслоэкстракционная установка перерабатывает 1 т/ч «лепестка» (раздавленные и частично обезжиренные семена подсолнуха) с массовой долей масла 28 % и бензина 2,5 %. Поступающий в установку в качестве растворителя регенерированный бензин содержит 1,5 % масла. Масса растворителя, поступающего в установку, составляет 50 % от массы «лепестка». По опытным данным масса раствора, удерживаемого твердой фазой, зависит от содержания в нем масла:
Твердый остаток после экстрагирования содержит 5 % масла.
Определить: 1) количество экстракта и массовую долю масла в нем; 2) массу остаточного раствора, удерживаемого твердой фазой (шротом), и массовую долю масла в нем; 3) число ступеней экстрагирования.
Скачать решение примера 7.11(70.76 Кб) скачиваний580 раз(а)
Пример 7.12. В непрерывнодействующей противоточной установке производительностью 4,4 т/сут из руды извлекается озокерит (горный воск) с помощью керосина (или бензина). В экстракте, выходящем из каскада экстракторов, содержится 5 кг озокерита в 100 кг чистого растворителя. В исходной руде 25 % озокерита и 75 % породы. В рафинате 0,2 кг озокерита на 100 кг пустой породы. Растворитель содержит 0,05 кг озокерита на 100 кг керосина. Необходимо определить число теоретических ступеней для осуществления процесса экстрагирования.
Скачать решение примера 7.12(50.9 Кб) скачиваний566 раз(а)