食品工程原理答案

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1、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， y=0.5x+0.5。 解：（1）闪蒸9-2假设在操作范围内气液平衡关系可表示为:y=qx/(q-1)-x(q-1)y=0.5x+0.5得：y=-0.5x+0.75与(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)简单蒸馏因为液化率为1/3，故若原料液为1kmol，则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/C98.4105.0110.0115.0120.0125.6pA0/kPa101.3125.3140.0160.0180.0205.3pB0/kPa44.455.6

3、64.574.886.0101.3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)ymEp计算得下表：t/C98.4105.0110.0115.0120.0125.6xA10065.648.731.116.30yA10081.167.449.128.909-3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/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+Wxw3000x0.3=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+WV3000x0.03=Dx0.9+Wx0.01W=3000-67.42=2932.58kg/hxf=(3/46)/(3/46+70/18)=0.012MF=0.012x46+(1-0.012)x18

6、=18.34kg/kmolMW=0.004x46+0.996x18=18.11kg/kmolW=2932.58/18.11=161.93kmol/h9-4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)=0.723R-0.723R=0.723R=2.61xD/(R+1)=0.263xD=0.63x(2.61+1)=0.95提馏段操作线与对角线交点坐标为：y=x=xWxW=0.0748由两操作线交点得：0.723x+0.263=1.25x-0.018

7、7x=0.535y=0.723x0.535+0.263=0.65二 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,塔底釜液银=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+W100x0.5=Dx0.95+Wx0.05得：D=50 kmol/hW

8、=50kmol/h(2) L=RD=1.8x50=90 kmol/hL=L+qF=90+1x100=190kmol/h(q=1)(3) y+i=Rx/(R+1)+xD/(R+1)=0.643与+0.340y：+i=L?xm/(L-W)-WxW/(L-W)=1.357xm-0.01799-6在常压连续精馏塔中，分离某二元混合物。若原料濒0C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93C，塔顶馏出液组成为0.9，塔底釜残液的易挥发组分1可为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=31900

9、kJ/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(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 1.0xD/(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。9-7

10、某精馏塔分离易挥发组分和水的混合物，gF=200kmol/h,乌=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a=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：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+WxW

11、y0 * x广%得W=200+100-90=210kmol/h200x0.5=90x0.9+210xWxW=0.0905 ym+1=wxm/v-wxW/v=210xm/100-210x0.0905/100=2.1xn；-0.19(3)yW=axW/1+(a-1)xW=2x0.0905/(1+0.0905)=0.1669-8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a=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=

12、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/（100x0=98.1%9-9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

13、量为100kmol/h，则原料 液流量为多少？解：(1)xD=0.95=y0x0=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乩广扁*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=1.59R

14、/Rmin=1.59/1.03=1.55(2) n=DxD/FxF=0.980.98=100x0.95/(Fx0.5)F=193.9kmol/h9-10在常压精馏塔中分离苯一甲苯混合物，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=0.4yq=axq/1+(a-1)xq=2.5x0.4/1+(2.5-1)x0.4=0.625RLin=(xD-yq)/(yq-xq)=(0.95-0.625)/(0.625-0.4)=

15、1.44(2) 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(3) q=2/3xF=0.4q线：yq=qxq/(q-1)-xF/(q-1)=1.2-2xq与yq=oxq/1+(a-1)xq=2.5xq/(1+1.5xq)联立解得x =0.3262y =0.5476Rnin=(xD-y )/(y -x )=(0.95-0.5476)/(0.5476-0.3262)=1.869-11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

16、相组成分别为 0.28, 0.41和0.57,已知该物系的相对挥发度a=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：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有两股二元溶液，摩尔流量比好：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：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第二条操作线斜率：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+300x0.2=0.9D+0.05WW=294.1 kmol/h,D=105.9 kmol/hb2=(DxD-F1xF1)/(R+1)D=(105.9x0.9-100x0.5)/(3.5x105.9)=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 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

20、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 83C，比热容140kJ/（kmol.K），汽化热3.2x104kJ/kmol。求所需理论板数。解：设尸=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离开第一、层板的液体流量为：L=Lq=1.28x100=128kmol/h 进入第一板的气体流量为：V=L”+D=128+50=178kmol

21、/h 精馏段操作线方程为：yn+i=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)设尸=1 kmol/hDxD/FxF=0.9F=D+WW=F-DFxF=DxD+WxW0.05=DxD+(F-D)x0.006640.05-

22、0.9x0.05=(1-D)x0.006641-D=0.753D=0.247 kmol/h0.247xD/0.05=0.9xD=0.182由恒摩尔流假设：V=DL=FW=F-D逐板计算：y1=xD=0.182x1=y1/6.3=0.0289x2=y2/6.3=0.0154x3=y3/6.3=0.00671故操作线：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故约需3块理论板(含再沸器)。(2)设操作线为：y m+1=ax m-b与

23、（/屈协心mym+1）=Em V联立得： 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故气=4 块（3） Et=Nt/Np=2/4=0.59-15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）

24、：x/%4102030405060708090y/%6.816.129.641.852.862.070.077.085.092.5解：将质量分数换算成摩尔分数：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由图可知，Nt=

25、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一水混合液，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一液相中甲醇的摩尔分数，y一气相中甲醇的摩尔分数，L温度）。t/Cx/%y/%t/Cx/%y/%1000.00.075.30.400.72996.40.020

26、.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）从图读出：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作图可知理论板数格=8 (含再沸器)实际板数NR=7/0.4=17.5e18块从塔顶开始算起，第NR1=5.2/0.4=13块为加料板(2) 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G=W/r=158.87x2258x 18/2185.4=2955kg/h(3) xd=0.95tD=65CxW=0.02tW=96.4C,故平均温度为80.7C公=22

28、.4x158.87x(80.7+273)/(273x3600)=1.2825m3/sDT=(4qv/ u)0.5=(1.2825/0.785x1)0.5=1.28m取板间距0.3m,(因不易发泡)则H=18x0.3=5.4m9-17在30C时测得丙酮（A）一醋酸乙酯（B）一水（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）一醋酸乙酯（B）一水（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（

29、）醋酸乙酯（）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）见附图A（2）含丙酮25%，水25%，见M点。瓦点：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：Ex0.195+（40-

30、E）x0.27=10E=10.7kgR=40-N=29.3kg9-18在上题的物系中，若（1）当萃余相中=20%时，分配系数似和选择性系数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，尚需加入若刑&丙酮即可 使此三元混合液成为均匀相混合液。解：（1）萃余相：=20%，xB=73%，抱=7%萃取相：yA=14.8%，*=9.8%，方=75.4%碍山=0.148/0.2=0.74p=jAxB/xAyB=0.148x0.73/（0.2x0.098

31、）=5.51（2）连接FS交溶解度曲线于Q、。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MDx0.307=35, MD=114应加入14kg水方开始分层A（3） 对溶液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%，（图上G点），连AG交溶解度曲线于肱点，读得：MM=31.8kg故应加入11.8kg丙酮Xma=0.37, Xms=0.253, Xmb=0.377 对B作衡算MMx0.377=129-19在25C下用甲基异丁基甲酮（MIB

32、K）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)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.

33、565.630.964.15.037.67.854.620.975.93.243.210.746.13.794.22.147.014.838.2098.02.0联结线数据（丙酮的质量分数）水层MIBK层水层MIBK层5.5810.6629.540.011.8318.032.042.515.3525.536.045.520.630.538.047.023.835.341.548.0解：(1)作溶解度曲线和辅助线。在AB边上定尸点(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，切点为矿借助辅助线作与共轭的R点，连RE与FS交于M点，M点组成为： %=21%，抱=40.5%，

34、乌=38.5%1500x0.35=Mx0.21M=2500kg/h二应加入 1000kg/h 的溶剂(2)设加入的溶剂量为500kg/h第一级xMAT500x0.35/2000=0.2625由此求得 FS 线上 M点。借助辅助线求出过必点的联结线，得人1，与二点，连R1S：%点组成：x1A=0.225，x1S=0.035，x1B=0.74灼点组成：j1A=0.335,凹$=0.60，j1b=0.065E1+R1=20000.225E1+0.335R1=1500x0.35R1=1318kg/hE1=682kg/hRi与500kgS混合得场，总量为1818 kg/h其中含A： 1318x0.225

35、/1182=0.163,由此在R1S上得M2点。作过M2的联结线，R2、工2点组成：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)单级：n=EyA/(1500x0.35)由附图中读得瓦点组成：yA=0.25, yS=0.7, yB=0.05R点xA=0.16, xS=0.028, xB=0.812作 A 的衡算0.25E+(2500-E)x0.16=1500x0.35E=1389kg/h.

36、门=1389x0.25/(1500x0.35)=66.1%二级错流门=1-R2x2A/(1500x0.35)=1-472.8x0.1/(1500x0.35)=91.0%A9-20含15% （质量分数）的醋酸水溶液，其量为1200kg，在25C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。25C下水一醋酸一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93.306.72.3097.788.05.16.93.63.892.684.08.87.25.07.387.378.213.8

37、8.07.212.580.372.118.49.510.418.171.565.023.111.915.123.661.355.727.916.423.628.747.7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）由 xf=0.15定/点，连FSM=2.5F=3000kgxm1a=1200x0.15/3000=0.056由此定尸S 上肱广点作过肱点的联结线，读得：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=1200x0.85A

38、=1061 kg,AE1=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=2.5Ri=2652.5kgxM2A=1061x0.06/2652.5=0.024由此定 M2 点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 分别连E1S，E2S，R2S，延长交AB边，读得：E1=0.51，弓=0.35,R2=0.0289-21含35% (质量分数)的醋酸

39、水溶液，其量为1200kg/h，用纯乙醚作萃取剂在25C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FSxMa=1200x0.35/(1200+2000)=0.13 由此定FS线上M点由R广0.07, R点，连RnM，延长交溶解度曲线于与点，连FE1，RnS，延长交于4点，作图Nt=2浸出时间/min03040506070残油量/(kg 油/kg 固体)0.257 0.01790.0149 0.013 0.0117 0.0107试估算2小时后的残油量，设 q0=0

40、.006 kg 油/kg 固体解：E=(q-q0)/(q-q0)=(8/兀 2)exp(-兀 2DT/C2)即 E=Aexp(-BT)用题表中数据计算(=0.257)：tqElnE回归得 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

41、: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:0.2290.3560.432厚度/mm残油 /(kg/kg 干基)0.0037试确定浸出速率与厚度的关系。0.00690.012解：-心/血=已兀2(0-%)/乙2积分得代入 qa=0.0037，La=2.29x10-4m尖=0.012, 联立解得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某甜菜制糖厂，以水

42、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50000x0.12=6000kg/h出口溶液含糖量 6000x0.97=5820kg/h废粕含糖量 6000x0.03=180kg/h出口溶液总量 E=5820/0.15=38800kg/h底流量L=50000x0.4x3=60000kg/h固体量 50000x0.4=20000kg/h废粕总量 60000+20000=80000kg/

43、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 个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，在菌边上由xfa=0.2定/点，在45边上由yEA=

44、0.5定瓦点。连BF，在上由底流中 溶液：不溶性固体=1： 2定L点，使BL： L，=1： 2。过L点作AS的平行线，即为底流曲线mn。作 物料衡算：每100kg进料含惰性固体B80kg，油20kg。溢流含油20x0.9=18kg,溢流量为18/0.5=36kg设溶剂量为S，其中18kg进入溢流(S-18)kg进入底流底流量为：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边上定xwa/xwb=0.025的点，将该点与湘连，延长。同时连EF并延长，二线交于点。作理 论级n=5

45、另解：以100kg进料为基准，其中含油20kg，固体80kg。E=100x0.2x0.9/0.5=36kgL=100x(1-0.2)x0.5=40kgV=E+L+B-F=36+40+100x(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 级9-26在多级逆流接触设备中，以汽油为溶剂进行大豆浸出操作，以生产豆油。若大豆最初含油量为 18%，最后浸出液含油40%，且原料中全部含油有90%被抽出，试计算必需的级数。假设在第一级混 合器中，大豆所含之油全被溶出，又设每级均达平衡，且每

46、级沉降分离的底流豆渣中持有相当一半 固体量的溶液。解：由xfa=0.18定/点(在AB边上)，在人5边上由jea=0.4定E点，连ER 连BE，在BE线上定L，使BL： LE=1 ： 2，过L作AS的平行线mn，即底流曲线mn。每100kg进料含惰性固体82kg，油18kg。溢流含油 18x0.9=16.2kg溢流量为 16.2/0.4=40.5kg设溶剂量为S，其中40.5-16.2=24.3kg进入溢流，(S-24.3)kg进入底流底流量为：82+16.2+S-24.3=73.9+SxWA=18x0.1/(73.9+S)=1.8/(73.9+S)0=82/(73.9+wa/wb=1.8/8

47、2=0.022在AB边上定G点，连GS，延长交EF线于，作理论级，n=4另解：以100kg进料为基准，其中含油18kg，固体82kg。E=100x0.18x0.9/0.4=40.5kgL=100x(1-0.18)x0.5=41kgV=E+L+B-R=40.5+41+100x(1-0.18)-100=63.5kga=V/L=63.5/41=1.549a1=E/L=40.5/41=0.9881/0.1=1+0.988x(1-1.549n)/(1-1.549)n=4.1 即5 级A9-27洗涤是一种与浸出相类似的操作，它们主要的区别在于，洗涤中的惰性固体是有价值的物质， 而溶剂多半是水，今有50kg

48、新鲜的酪肮凝乳，当沉淀和沥水后，发现持有60%的溶液，且此溶液中 含有4.5%乳糖，然后凝乳以水多次洗涤，除去大部分乳糖，若洗涤共进行3次，每次洗涤水用量为90L， 试计算干燥后酪肮的残糖量，若采用一次洗涤法，要达到同样的残糖量，问要用多少洗涤水？假定 每次洗涤和沥水后，凝乳的持水量均为66%。解：(1)原料含液体：50x0.6=30kg固体： 50x(1-0.6)=20kg乳糖：50x0.6x0.045=1.35kg第一次：=1.35/(30+90)=0.01125分离后，固体为 20kg，溶液20/(1-0.66)-20=38.8kg第二次：w2=38.8x0.01125/(38.8+90

49、)=0.00339分离后，固体为20kg，溶液仍为38.8kg第三次：w3=38.8x0.00339/(38.8+90)=0.001021含糖38.8x0.001021=0.0396kg干燥后含糖0.0396/(20+0.0396)=0.00198(2)若用一次洗涤，由于溶液含糖为0.001021溶液总量为：1.35/0.001021=1322kg应加入水：1322-30=1292kg9-28棕榈仁含油50%，对1t原料使用1t乙烷进行逆流接触浸出，假设残渣中油和溶剂的量与全量之 比为常数0.5。试问：(1)为了使油的浓度减少到1% (干基)，必须的理论级数是多少；(2)其他条 件不变，若1t

50、棕榈仁使用2t溶剂，需理论级多少；(3)1t原料仍使用1t溶剂，但残渣经压榨，且其组 成点是溶液25%，脱油干固体75%所代表的线，若达到同样的要求，求所需的级数。解：(1)尸=1000kg，其中含油500kg，固体渣500kg。V=S=1000kg，底流量为 500/0.5=1000kg，溢流量E=1000kg底流中液流量为L=1000x0.5=500kga1=E/L=1000/500=2a=V/L=1000/500=2底流中油量为500x0.01=5kg. 1/=500/5=1001/R=1+a(1-a)/(1-a)即100=1+2x(2-1)/(2-1)解得n=5.7 一 6(本题若用三角形相图求解，则EF线可视作水平线，所得结果相同)。(2) V=S=2000kg，底流量仍为1000kg，其中液体量仍为500kg，溢流量为E=2000kg，a1=E/L=2000/500=4a=2000/500=4100=1+4x(4-1)/(4-1)n=3.1 4(3)件S=1000kg，由题意在底流中溶液占1/4,故乙=500/3=166.7kg,E=500+1000-166.7=1333.3kg气=7乙=1333.3/166.7=8a=仇=1000/166.7=6100=1+8x(6n-1)/(6-1)n=2.3 3