脉冲塔萃取实验报告
实验7脉冲填料萃取塔实验

实验7脉冲填料萃取塔实验一、实验目的⒈了解脉冲填料萃取塔的结构。
⒉掌握脉冲填料萃取塔性能的测定方法。
⒊了解填料萃取塔传质效率的强化方法。
二、实验内容观察有无脉冲时塔内液滴变化情况和流动状态;固定两相流量,测定有无脉冲时萃取塔的传质单元数、传质单元高度及总传质系数。
三、实验原理填料萃取塔是石油炼制、化学工业和环境保护等部门广泛应用的一种萃取设备,具有结构简单、便于安装和制造等特点。
塔内填料的作用可以使分散相液滴不断破碎与聚合,以使液滴的表面不断更新,还可以减少连续相的轴向混合。
萃取塔的分离效率可以用传质单元高度或理论级当量高度表示。
影响脉冲填料萃取塔分离效率的因素主要有填料的种类、轻重两相的流量及脉冲强度等。
对一定的实验设备(几何尺寸一定,填料一定),在两相流量固定条件下,脉冲强度增加,传质单元高度降低,塔的分离能力增加。
本实验以水为萃取剂,从煤油中萃取苯甲酸,苯甲酸在煤油中的浓度约为2%(质量)。
水相为萃取相(用字母E表示,在本实验中又称连续相、重相),煤油相为萃余相(用字母R表示,在本实验中又称分散相)。
在萃取过程中苯甲酸部分地从萃余相转移至萃取相。
萃取相及萃余相的进出口浓度由容量分析法测定之。
考虑水与煤油是完全不互溶的,且苯甲酸在两相中的浓度都很低,可认为在萃取过程中两相液体的体积流量不发生变化。
⒈按萃取相计算的传质单元数计算公式为:(8-1)式中:Y Et─苯甲酸在进入塔顶的萃取相中的质量比组成,kg 苯甲酸/kg水;本实验中Y Et=0。
Y Eb─苯甲酸在离开塔底萃取相中的质量比组成,kg苯甲酸/kg水;Y E─苯甲酸在塔内某一高度处萃取相中的质量比组成,kg苯甲酸/kg水;Y E*─与苯甲酸在塔内某一高度处萃余相组成X R成平衡的萃取相中的质量比组成,kg苯甲酸/kg水。
用Y E─X R图上的分配曲线(平衡曲线)与操作线可求得-Y E关系。
再进行图解积分或用辛普森积分可求得N OE。
⒉按萃取相计算的传质单元高度(8-2)式中:H—萃取塔的有效高度,m;—按萃取相计算的传质单元高度,m。
萃取试验

实验6-2 萃取塔实验一、实验目的了解脉冲填料萃取塔的结构;萃取塔性能的测定方法;萃取塔传质效率的强化。
二、实验原理萃取塔的分离效率可以用传质单元高度OE H 或理论级当量高度e h 表示。
影响本实验所选用的脉冲填料萃取塔的有填料的种类、轻重两相的流量及脉冲强度等。
对一定的实验设备(几何尺寸、填料一定),在两相流量固定条件下,脉冲强度加强,传质单元高度降低,塔的分离能力增加。
本试验以水为萃取剂,从煤油中萃取苯甲酸,其中苯甲酸在煤油中浓度约为0.2%(质量)。
水相为萃取相(用E 表示,本试验中又称连续相、重相),煤油相为萃余相(用R 表示,本试验中又称分散相)。
考虑水于煤油是完全不互溶的,且苯甲酸在两相中浓度都很低,可认为在萃取过程中两相液体的体积流量不发生变化。
1.按萃取相计算的传质单元数OE N =⎰-EbEtY Y E EE Y Y dY )(*,其中Y Et 为苯甲酸在进入塔顶的萃取相中的质量比组成,kg 苯甲酸/kg 水(本试验中Y Et =0);Y Eb 为苯甲酸在离开塔底萃取相中的质量比组成,kg 苯甲酸/kg 水;Y E *为与苯甲酸在塔内某一高度处萃余相组成X R 成平衡的萃取相中的质量比组成,kg 苯甲酸/kg 水;Y E 为苯甲酸在塔内某一高度处萃取相中的质量比组成,kg 苯甲酸/kg 水。
用Y E -X R 图上的分配曲线与操作线可求得)(1*E E Y Y --Y E 关系,再进行图解积分或用辛普森积分可求得N OE 。
2.按萃取相计算的传质单元高度OEOE N H H =,其中H 为萃取塔的有效高度,m ;H OE为按萃取相计算的传质单元高度,m 。
3.按萃余相计算的体积总传质速率Ω⋅=OE YE H S a K ,其中S 为萃取相中纯溶剂的流量,kg 水/h ;Ω为萃取塔截面积,m 2;a K YE 为按萃取相计算的体积总传质系数,)(3水苯甲酸苯甲酸kg kg h m kg ⋅⋅同理,本试验也可以按萃余相计算N OR 、H OR 及a K XR 。
转盘、脉冲填料萃取塔实训方案

转盘、脉冲填料萃取塔实训方案转盘、脉冲填料萃取塔实训方案一、实训目的⒈了解液——液萃取塔的结构及特点。
⒉掌握液——液萃取塔的操作。
⒊掌握传质单元高度的测定方法,并分析外加能量对液——液萃取塔传质单元高度和量的影响。
二、实训原理1、液—液萃取设备的特点液——液相传质和气液相传质均属于相同传质过程。
因此这两类传质过程具有相像之处,但也有相当差别。
在液液系统中,两相间的重度差较小,界面张力也不大:所以从过程进行的流体力学条件看,在液液相的接触过程中,能用于强化过程的惯性力不大,同时已分行的流体力学条件看,在液液相的接触过程中,能用于强化过程的惯性力不大,同时已分散的两相,分层分别本领也不高。
因此,对于气液接触效率较高的设备,用于液液接触就显得效率不高。
为了提高液液相传质设备的效率。
常常补给能量,如搅拌、脉动、振动等。
为使两相逆流和两相分别,需要分层段,以保证有充分的停留时间,让分散的液相凝集,实现两相的分别。
2、液—液萃取塔的操作(1)分散相的选择在萃取设备中,为了使两相紧密接触,其中一相充分设备中的主要空间,并呈连续流动,称为连续相kl一相以液滴的形式,分散在连续相中,称为分散相,哪一相作为相对设备的操作性能、传质效果有显著的影响。
分散相的选择可通过小试或中试确定,也可依据以下几方面考虑。
1)为了加添相际接触面积,一般将流量大的一相作为分散相;但假如两相的流量相差很大,而且所选用的萃取设备具有较大的轴向混合现象,此时应将流量小的一相作为分散相,以减小轴向混合。
2)应充分考虑界面张力变动对传质面积的影响,对于>0系统,即系统的界面张力随溶质浓度加添而加添的系统;当溶质从液滴向连续相传递时,液滴的稳定性较差,容易碎裂,而液膜的稳定性较好,液滴不易合并,所以形成的液滴平均直径较小,相际接触表面较大;当溶质从连续相向液滴传递时,情况刚好相反。
在设计液液传质设备时,依据系统性质正确选择作为分散相的液体,可在同样条件下获得较大的相际传质表面积,强化传质进程。
实验室萃取实验报告[最新版]
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实验室萃取实验报告实验室萃取实验报告篇一:萃取和分液实验报告萃取和分液实验报告一、实验目的:(1)了解萃取分液的基本原理。
(2)熟练掌握分液漏斗的选择及各项操作。
二、实验原理:利用某溶质在互不相溶的溶剂中的溶解度不同,用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂组成的溶液中提取出来,在利用分液的原理和方法将它们分离开来。
三、实验仪器和药品:药品:碘水、CCl4 器材:分液漏斗、100ml烧杯、带铁圈的铁架台、20ml四、实验步骤:1、分液漏斗的选择和检验:验分液漏斗是否漏水,检查完毕将分液漏斗置于铁架台上;2、振荡萃取:用量筒量取10 ml碘水,倒入分液漏斗,再量取5 ml萃取剂CCl4加入分液漏斗,盖好玻璃塞,振荡、放气;需要重复几次振荡放气。
3、静置分层:将振荡后的分液漏斗放于铁架台上,漏斗下端管口紧靠烧怀内壁;4、分液:调整瓶塞凹槽对着瓶颈小孔,使漏斗内外空气相通,轻轻旋动活塞,按“上走上,下走下”的原则分离液体;五、实验室制备图:(见右图)六、实验总结(注意事项):1、分液漏斗一般选择梨形漏斗,需要查漏。
方法为:关闭活塞,在漏斗中加少量水,盖好盖子,用右手压住分液漏斗口部,左手握住活塞部分,把分液漏斗倒转过来用力振荡,看是否漏水。
2、将溶液注入分液漏斗中,溶液总量不超过其容积的3/4;3、振荡操作要领:右手顶住玻璃塞,左手握住活塞,倒置振荡;振荡过程中要放气2-3次,让分液漏斗仍保持倾斜状态,旋开旋塞,放出蒸气或产生的气体,使内外压力平衡;4、要及时记录萃取前后的液面情况及颜色变化;振荡前,上层为黄色,下层为无色;振荡静置后,上层为无色(或淡黄色),下层为紫色;5、萃取剂的选择a.溶质在萃取剂的溶解度要比在原溶剂(水)大。
b.萃取剂与原溶剂(水)不互溶。
c.萃取剂与溶液不发生发应。
6、按“上走上,下走下”的原则分离液体是为了防止上层液体混带有下层液体。
七、问题:1、如果将萃取剂换成苯,实验现象是否相同?使用哪种有机溶剂做萃取剂更好些?为什么?篇二:蒸馏、萃取实验报告单蒸馏萃取实验报告单姓名:班级:一、实验室制取蒸馏水1、蒸馏是利用物质沸点的不同,加热使液体混合物中的液体变为气体挥发出来,再冷凝为液体,除去难挥发或不挥发杂质的方法。
萃取塔实训报告

一、实训目的本次实训旨在让学生了解和掌握萃取塔的结构、工作原理、操作方法以及应用领域,通过实际操作和观察,提高学生对萃取塔性能的认识和操作技能。
二、实训设备与材料1. 转盘萃取塔实验装置一台2. 电机一台3. 不锈钢材料、石英玻璃等4. 实验原料:A、B两种互不相溶的液体5. 仪器:温度计、压力计、流量计、计时器等三、实训步骤1. 实验准备(1)检查设备是否完好,连接电源。
(2)准备好实验原料,将其倒入萃取塔内。
(3)启动电机,观察转盘是否正常旋转。
2. 实验操作(1)观察转盘旋转速度,记录数据。
(2)调节进料流量,观察萃取效果。
(3)改变原料比例,观察萃取效果。
(4)记录实验数据,如温度、压力、流量等。
3. 实验观察与分析(1)观察转盘旋转过程中产生的涡旋运动,分析其对萃取效率的影响。
(2)观察固定环对轴向返混的抑制作用,分析其对萃取效率的影响。
(3)分析不同原料比例对萃取效果的影响。
4. 实验总结(1)总结萃取塔的结构特点、工作原理和操作方法。
(2)分析实验过程中出现的问题及解决方法。
四、实训结果与分析1. 转盘萃取塔结构特点(1)转盘固定在中心轴上,由电机驱动旋转。
(2)转盘直径小于固定环内径,便于装卸。
(3)固定环将塔内分割成若干个小空间,增大相际接触面积。
2. 转盘萃取塔工作原理(1)转盘旋转产生涡旋运动,增大相际接触面积。
(2)固定环抑制轴向返混,提高传质效率。
3. 实验结果与分析(1)转盘旋转速度对萃取效率的影响:转速越高,萃取效率越高。
(2)原料比例对萃取效果的影响:原料比例适中,萃取效果较好。
(3)固定环对轴向返混的抑制作用:固定环能有效抑制轴向返混,提高传质效率。
五、实训体会通过本次实训,我对萃取塔有了更深入的了解,掌握了萃取塔的操作方法。
以下是我的一些体会:1. 萃取塔结构简单,操作方便,传质效率高。
2. 转盘萃取塔在石油化工、食品、医药等领域应用广泛。
3. 实验过程中,要关注转盘旋转速度、原料比例等因素对萃取效果的影响。
萃取塔实验报告

一、实验目的1. 理解萃取塔的基本结构和工作原理。
2. 掌握萃取塔的操作方法和注意事项。
3. 研究不同操作条件对萃取效果的影响。
4. 测定萃取塔的传质系数和传质效率。
二、实验原理萃取塔是一种用于混合物分离的设备,其原理是利用两种互不相溶的溶剂之间的溶解度差异,将混合物中的组分分离。
在萃取塔中,一种溶剂(称为萃取剂)与混合物接触,使混合物中的某一组分转移到萃取剂中,从而达到分离的目的。
三、实验仪器与药品1. 实验仪器:萃取塔、冷凝器、加热器、温度计、流量计、分液漏斗、烧杯、量筒等。
2. 实验药品:有机溶剂、混合物(如苯和甲苯)、萃取剂等。
四、实验步骤1. 将混合物加入萃取塔中,并设定萃取塔的初始温度和压力。
2. 打开加热器,使萃取塔内的温度和压力达到实验要求。
3. 调节萃取剂流量,观察萃取塔内两相的流动状况。
4. 记录萃取塔内两相的温度、压力、流量等参数。
5. 观察并记录萃取塔内两相的颜色变化和分层情况。
6. 根据实验数据,计算萃取塔的传质系数和传质效率。
7. 改变萃取塔的操作条件(如温度、压力、萃取剂流量等),重复实验步骤,观察萃取效果的变化。
五、实验结果与分析1. 萃取塔内两相的流动状况:在实验过程中,观察到萃取塔内两相的流动状况与萃取剂流量和温度有关。
当萃取剂流量较大、温度较高时,两相流动较为剧烈;反之,两相流动较为缓慢。
2. 萃取塔内两相的颜色变化和分层情况:在实验过程中,观察到萃取剂与混合物接触后,混合物中的某一组分会转移到萃取剂中,导致萃取剂的颜色发生变化。
同时,两相在萃取塔内分层,有机相(萃取剂)在上层,水相在下层。
3. 萃取塔的传质系数和传质效率:根据实验数据,计算得出萃取塔的传质系数和传质效率。
结果表明,随着萃取剂流量和温度的升高,传质系数和传质效率均有所提高。
4. 不同操作条件对萃取效果的影响:改变萃取塔的操作条件(如温度、压力、萃取剂流量等),观察萃取效果的变化。
实验结果表明,在一定的操作条件下,提高萃取剂流量和温度可以提高萃取效果。
萃取塔(转盘塔)操作及体积传质系数测定2

实验报告课程名称:过程工程原理实验(甲)指导老师: 叶向群 成绩:_______________ 实验名称: 萃取塔(转盘塔)操作及体积传质系数测定 同组学生姓名: 一、实验目的和要求(必填) 二、实验内容和原理(必填) 三、主要仪器设备(必填) 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析(必填)七、讨论、心得萃取塔(转盘塔)操作及体积传质系数测定1、实验目的:1) 了解转盘萃取塔和脉冲萃取塔的基本结构、操作方法及萃取的工艺流程。
2) 观察转盘萃取塔转盘转速变化时或脉冲萃取塔的脉冲强度(脉冲幅度及脉冲频率)变化时,萃取塔内轻、重两相流动状况,了解萃取操作的主要影响因素,研究萃取操作条件对萃取过程的影响。
3) 测量每米萃取高度的传质单元数、传质单元高度和体积传质系数YVK ,关联传质单位高度与脉冲萃取过程操作变量的关系。
4) 计算萃取率2、实验装置流程:2.1 转盘萃取塔主要设备是转盘萃取塔,塔体是内径为50mm 玻璃管,塔顶电机连接转轴,转轴上固定有圆盘,塔壁固定有圆环,圆环与圆盘交错布置,转盘萃取流程图见下图1专业:姓名:学号: 日期:__ ___ 地点:1.原料贮槽(苯甲酸-煤油)2.收集槽(萃余液)3.电机4.控制柜5.转盘萃取塔6.9.转子流量计7.萃取剂贮罐(水)8.10. 输送泵11.排出液(萃取液)管12.转速测定仪A.B.C 取样口图1 转盘萃取实验流程图2.2 脉冲萃取塔主要设备是脉冲萃取塔,塔体是内径为50mm玻璃管,内装不锈钢丝网填料,脉冲萃取流程图见下图1.原料贮槽(苯甲酸-煤油)2.收集槽(萃余液)3.脉冲系统4.控制柜5.填料(脉冲)萃取塔6.9.转子流量计7.萃取剂贮罐(水)8.10 输送泵11.排出液(萃取液)管 A.B.C 取样口图2 脉冲萃取实验流程图3、实验内容和原理:萃取是分离和提纯物质的重要单元操作之一,是利用混合物中各个组分在外加溶剂中的溶解度的差异而实现组分分离的单元操作。
萃取塔实验报告

实验名称:萃取实验一、实验目的①了解转盘萃取塔的结构和特点;②掌握液—液萃取塔的操作;③掌握传质单元高度的测定方法,并分析外加能量对液液萃取塔传质单元高度和通量的影响。
二、实验器材萃取实验装置三、实验原理萃取是利用原料液中各组分在两个液相中的溶解度不同而使原料液混合物得以分离。
将一定量萃取剂加入原料液中,然后加以搅拌使原料液与萃取剂充分混合,溶质通过相界面由原料液向萃取剂中扩散,所以萃取操作与精馏、吸收等过程一样,也属于两相间的传质过程。
与精馏,吸收过程类似,由于过程的复杂性,萃取过程也被分解为理论级和级效率;或传质单元数和传质单元高度,对于转盘塔,振动塔这类微分接触的萃取塔,一般采用传质单元数和传质单元高度来处理。
传质单元数表示过程分离难易的程度。
对于稀溶液,传质单元数可近似用下式表示:nor?式中 nor------萃余相为基准的总传质单元数;x------萃余相中的溶质的浓度,以摩尔分率表示;x*------与相应萃取浓度成平衡的萃余相中溶质的浓度,以摩尔分率表示。
x1、x2------分别表示两相进塔和出塔的萃余相浓度传质单元高度表示设备传质性能的好坏,可由下式表示:hor?hnorlhor??x1dxx?x*x2 kxa?式中 hor------以萃余相为基准的传质单元高度,m; h------ 萃取塔的有效接触高度,m; kxa------萃余相为基准的总传质系数,kg/(m3?h?△x); l------萃余相的质量流量,kg/h;?------塔的截面积,m2;已知塔高度h和传质单元数nor可由上式取得hor的数值。
hor反映萃取设备传质性能的好坏,hor越大,设备效率越低。
影响萃取设备传质性能hor的因素很多,主要有设备结构因素,两相物质性因素,操作因素以及外加能量的形式和大小。
图-1 转盘萃取塔流程1、萃取塔2、轻相料液罐3、轻相采出罐4、水相贮罐5、轻相泵6、水泵1、流程说明:本实验以水为萃取剂,从煤油中萃取苯甲酸。
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课程名称: 过程工程原理实验 指导老师: 叶向群 成绩:_______________ __ 实验名称: 脉冲塔萃取实验 实验类型 同组学生姓名: 周恒 李凌霄 _一、实验目的和要求(必填)二、实验内容和原理(必填) 三、主要仪器设备(必填) 四、操作方法和实验步骤 五、数据记录和处理六、实验结果与分析(必填)七、讨论、心得一、实验目的和要求1、了解转盘萃取塔的基本结构、操作方法及萃取的工艺流程。
2、观察转盘转速变化时,萃取塔内轻、重两相流动状况,了解萃取操作的主要影响因素,研究萃取操作条件对萃取过程的影响。
3、测量每米萃取高度的传质单元数、传质单元高度和体积传质系数KYV ,关联传质单元高度与脉冲萃取过程操作变量的关系。
4、计算萃取率η。
二、实验内容和原理萃取是分离和提纯物质的重要单元操作之一,是利用混合物中各个组分在外加溶剂中的溶解度的差异而实现组分分离的单元操作。
1、萃取的物料衡算萃取计算中各项组成可用操作线方程相关联,操作线方程的P (XR ,YS )h 和点Q (XF ,YE )与装置的上下部相对应。
在第一溶剂B 与萃取剂S 完全不互溶时,萃取过程的操作线在X~Y 坐标上时直线,其方程式如下形式:RSR F S E X X Y Y X X Y Y --=-- (1)由上式得:()SS X X m Y Y -=-,其中RF S E X X Y Y m --=单位时间内从第一溶剂中萃取出的纯物质A 的量M ,可由物料衡算确定:()()S E R F Y Y S X X B M -=-= (2)2、萃取过程的质量传递不平衡的萃取相与萃余相在塔的任一截面上接触,两相之间发生质量传递。
物质A 以扩散的方式由萃余相进入萃取相,该过程的界限是达到相间平衡,相平衡的相间关系为:kX Y =* (3)实验报告专业:化学工程与工艺 姓名:高子岳 学号: 3110101849 日期: 2013.12.18 地点:教十 2209k 为分配系数,只有在较简单体系中,k 才是常数,一般情况下均为变数。
本实验已给出平衡数据,见附表。
与平衡组成的偏差程度是传质过程的推动力,在装置的顶部,推动力是:S R R Y Y Y -=∆* (4)在塔的下部是: E F F Y Y Y -=∆* (5)传质过程的平均推动力,在操作线和平衡线为直线的条件下为:RFR F m Y Y Y Y Y ∆∆∆-∆=∆ln (6)物质A 由萃余相进入萃取相的过程的传质动力学方程式为:m Y Y A K M ∆= (7)式中:Y K ——单位相接触面积的传质系数,()kg kg s m kg //2⋅;A ——相接触表面积,2m 。
该方程式中的萃取塔内相接触表面积A 不能确定,因此通常采用另一种方式。
相接触表面积A 可以表示为:h a aV A Ω== (8) 式中:a ——相接触比表面积,32/m m ; V ——萃取塔有效操作段体积,3m ; Ω——萃取塔横截面积,2m ; h ——萃取塔操作部分高度,m 。
这时,m YV m Y Y V K Y aV K M ∆=∆= (9)式中:a K KY YV=——体积传质系数,()kg kg s m kg //3⋅。
根据(2)、(7)、(8)和(9)式,可得OE OE m SE YV N H Y Y Y K Sh ⋅=∆-⋅Ω=(10)在该方程中:Ω=YV OEK S H,称为传质单元高度;mS E OEY Y Y N∆-=,称为总传质单元数。
Y K 、YV K 、OE H 是表征质量交换过程特性的,Y K 、YV K 越大,OE H 越小,则萃取过程进行的越快。
()mS E m YV Y V Y Y S Y V MK ∆-=∆=(11) 3、萃取率%100⨯=的量原料液中组分的量被萃取剂萃取的组分A A η所以 ()%100⨯-=FS E BX Y Y S η (12)或 ()%1001%100⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⨯-=F R FR F X X BX X X B η (13)4、数据处理中应注意的问题(1)第一溶剂B 的质量流量()()F F F F x V x F B -=-=11ρ (14)式中:F V ——料液的体积流量,h m /3;Fρ——料液的密度,3/m kg ;F x ——料液中A 的含量,kg kg /。
ρ由比重计测量而得。
F V 由下式计算:()()FNf F F f NF V V V ρρρρρρρρ000≈--= (15)式中:N V ——转子流量计读数,min /ml 或h m /3;fρ——转子密度,3/m kg ;0ρ——20 ℃时水的密度,3/m kg 。
所以, ()F F Nx VB -=10ρρ (16)(2)萃取剂S 的质量流量因为萃取剂为水,所以 0ρN V S = (17)(3)原料液及萃余液的组成F x 、Rx对于煤油、苯甲酸、水体系,采用酸碱中和滴定的方法可测定进料液组成F x 、萃余相组成R x 和萃取相组成E y ,即苯甲酸的质量分率,E y 也可通过如上的物料衡算而得,具体步骤如下:用移液管取试样ml V 1,加指示剂1~2滴,用浓度为bN 的KOH 溶液滴定至终点,如用去KOH 溶液ml V 2,则试样中苯甲酸的摩尔浓度a N 为:12V N V N b a =(18) 则 FA a FM N x ρ= (19)式中:AM ——溶质A 的分子量,mol g /,本实验中苯甲酸的分子量为122mol g /;F ρ——溶液密度,l g / 。
R x 亦用同样的方法测定:Ra a R M N x ρ'=(20)式中: '''12V N V N b a= (21)'1V 、'2V ——分别为试样的体积数与滴定所耗的KOH 溶液的体积数。
三、主要仪器设备主要设备是转盘萃取塔,具体流程图见图11.萃余液收集槽2.萃取液收集槽3.萃余液取样阀4.5.6.界面调节阀7.萃取液出口8.萃取液取样阀9.萃取塔10.脉冲流量调节阀11.原料液转子流量计12.调节阀13.萃取剂转子流量计14.调节阀15.离心泵16.萃取剂贮槽18.原料液贮槽19.22.充气阀20.23.缓冲罐24.脉冲转向器四、操作方法和实验步骤1、配置原料液:煤油-苯甲酸溶液,浓度约为0.3%(重量分数),进行取样分析,体积约50升,加入原料液储槽中。
2、将萃取剂(蒸馏水)加入萃取剂贮槽中。
3、打开脉冲流量调节阀V-6,开启充气阀V-7、V-8,充入气体,关闭充气阀,打开脉冲转向器E-9电机,调到所需脉冲频率,开启离心泵E-2,通过调节脉冲流量阀V-6控制脉冲频率。
4、先向塔内加入萃取剂,充满全塔,并调至所需流量。
加入原料液根据萃取剂比例调节流量。
在实验过程中保持流量不变,并通过调节萃取液出口阀门,使油、水相分界面控制在萃取剂与萃余液出口之间。
5、第一次实验稳定时间约30-40分钟,然后打开取样阀V-1、V-11取样分析,用中和滴定法测定萃余液及萃取液的组成。
6、改变脉冲频率,重复上述实验。
五、数据记录和处理1、原始实验数据萃取塔内径:0.05m,有效萃取高度0.65m,标准碱浓度0.01M。
2、数据处理塔横截面积Ω=0.001964m2,有效操作体积V=0.00128m3,苯甲酸摩尔质量122g/mol,20℃水的密度998.2kg/m3。
利用煤油-苯甲酸-水系统在室温下的平衡数据表,可得煤油-苯甲酸-水系统平衡关系图。
图 2煤油-苯甲酸-水系统平衡关系图由图2知,y%和x%关系曲线方程:y = 1.004x 3 - 1.400x 2 + 0.818x + 0.006,R² = 0.996。
表2 数据处理表六、实验结果与分析由表2知,萃取剂流量为0.17kg/min ,第一溶剂流量为0.14276kg/min ,X F =0.00146。
项目1,无脉冲时,K YV =12.367,H OE =6.999,N OE =0.0727,萃取率为0.3989;项目2,脉冲频率为234.4r/min ,脉冲幅度为8mm 时,K YV =25.104,H OE =3.448,N OE =0.1477萃取率为0.7574;项目3,脉冲频率为518.4r/min ,脉冲幅度为4mm 时,K YV =25.121,H OE =3.425,N OE =0.1486萃取率为0.7576。
从实验结果看,无脉冲时,填料塔的萃取分离效果,远低于有脉冲时填料塔的萃取分离效果;即有脉对比项目2和项目3,我们可以发现,当脉冲频率增大,脉冲幅度随之减小,K YV、H OE、N OE以及萃取率没有成倍数关系变化,这是由于萃取效果与脉冲强度成正比,实验装置中脉冲泵的功率基本上为恒定值,脉冲频率和液体振幅的乘积脉冲强度基本不变。
实验中存在一定误差,分析可能有以下几个原因:1、在萃取过程中,转子流量计的示数会发生波动,特别是有脉冲存在时,读数不完全精确;2、取样分析时,可能在萃取体系尚未达到完全稳定就取样分析;3、由于煤油溶液与NaOH溶液不能互溶,酸碱中和滴定过程比较慢,终点判断存在较大误差;4、实验设备存在系统误差。
七、讨论、心得1、在萃取设备中,为了使两相密切的接触,其中一相充满设备中的主要空间,并呈现连续流动称为连续相;另一相以液滴的形式,分散在连续良中,称为分散相。
本实验轻液煤油从填料塔下部引入,由于浮力作用上升与填料接触被分散,重液水由填料塔上方进入,受重力作用下降,为连续相。
2、从实验结果可以看出普通填料塔的传质效果不是很好,通过外加能量的方式强化传质过程正是本次实验的思路。
本次实验通过在填料塔下部增加脉冲发生器,迫使塔内液体产生附加的脉冲运动强化传质。
传质效果与脉冲强度成正相关,即脉冲强度大,分散的液滴小,湍动强,传质效果好;但是脉冲强度过大会使塔内纵向返混加剧导致传质恶化,因此要选择适当的脉冲强度。
八.思考题1、请分析比较萃取实验装置与吸收、精馏实验装置的异同点?萃取实验装置与吸收、精馏实验装置都是基于传质理论建造的设备。
三种实验装置的共同点是塔设备为主要设备,均有进料和出料口,均可以使物料在塔内物理分离。
不同点是精馏设备的有一个进料位置,通常在塔体上;萃取和吸收有两个进料位置,通常一上一下,吸收时气相从塔底进入,液相从塔顶流下;萃取时重相从塔顶进入,轻相从塔底进入。
精馏塔需要加热设备,为了强化传质效果萃取实验装置有转盘或脉冲发生器,吸收实验装置仅仅是利用普通的塔设备。
2、说说本萃取实验装置的(或脉冲幅度)是如何调节和测量的?从实验结果分析脉冲强度变化对萃取传质系数与萃取率的影响。
实验结果表明,在一定脉冲频率或脉冲幅度范围内,脉冲强度越大,萃取传质系数越大,萃取率越大,表明萃取效果越好。