转盘塔萃取操作及体积传质系数测定
液液转盘萃取实验
此外,苯甲酸的分子量为122 g/mol,煤油密度为0.8 g/ml,样品量为25ml。
(3)萃取相组成 也可按式(6-7)计算得到。
三、实验装置
本装置操作时应先在塔内灌满连续相——水,然后开启分散相——煤油(含有饱和苯甲酸),待分散相在塔顶凝聚一定厚度的液层后,通过连续相的∏管闸阀调节两相的界面于一定高度,对于本装置采用的实验物料体系,凝聚是在塔的上端中进行(塔的下端也设有凝聚段)。本装置外加能量的输入,可通过直流调速器来调节中心轴的转速。
-萃取剂流量,kg/h;
-萃取相流量,kg/h;
-萃余相流量,kg/h。
对稀溶液的萃取过程,因为 ,所以有
(10-6)
本实验中,取 / =1/1(质量流量比),则式(6-6)简化为
(10-7)
2.萃取率的计算
萃取率 为被萃取剂萃取的组分A的量与原料液中组分A的量之比
(10-8)
对稀溶液的萃取过程,因为 ,所以有
1、原料浓度滴定记录
由于不同转速下采用的原料是相同的,因此萃取相浓度只需取一次样进行滴定,原料体积VF= ml ,滴定所耗NaOH-CH3CH2OH溶液体积 = ml。
2、萃余相浓度滴定记录
转速n
萃余相体积VR/ml
滴定所耗NaOH-CH3CH2OH溶液体积 /ml
250
25
0.9
300
25
0.4
六、数据处理
(2)误差分析
①转子流量计的转子不稳定,实验过程中的流量与设定值不一致;②实验中的滴定现象不是很明显,使得滴定终点很难确定,滴定量偏高或者偏低,对实验计算值造成影响;③实验仪器的系统误差,造成数显仪上的数值误差
脉冲塔萃取操作及体积传质系数测定
课程名称: 过程工程原理实验 指导老师: 成绩:______________ _ __ 实验名称: 脉冲塔萃取实验 实验类型 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、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、观察脉冲强度(脉冲幅度或脉冲频率)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K YV ,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 (X R ,Y S )和点Q (X F ,Y E )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)k 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,实验报告专业:学号: 日期: 地点:见附表。
萃取实验
萃取实验一、实验目的1.了解转盘萃取塔的基本结构、工艺流程和操作方法。
2. 观察转盘转速变化时,萃取塔内径、重两相流动情况,了解萃取操作的主要影响因素。
3. 掌握测定每米萃取高度的传质单元数N OE、体积传质系数K YV和萃取率η的试验方法。
4. 实验研究萃取操作条件对萃取过程的影响。
二、实验任务1. 观察萃取操作条件变化时,萃取塔内径、重两相流动情况。
2. 测定在不同转盘转速下的每米有效萃取高度的传质单元数N OE、体积传质系数K YV和萃取率η。
3. 研究萃取操作条件改变对萃取塔性能的影响。
三、实验装置实验装置的流程示意图见下图。
萃取塔为转盘萃取塔。
本实验以水为萃取剂,从原料液(煤油-苯甲酸)中萃取苯甲酸。
煤油相为分散相( 用字母R 表示,本实验中又称分散相、轻相),从塔底进,向上流动从塔顶出。
水为连续相( 用字母E表示,本实验又称连续相、重相),从塔顶入向下流动至塔底经液位调节罐出。
水相和油相中的苯甲酸的浓度由滴定的方法确定。
由于水与煤油是完全不互溶的,而且苯甲酸在两相中的浓度都非常低,可以近似认为萃取过程中两相的体积流量保持恒定。
本装置操作时应先在塔内灌满连续相——水,然后开启分散相——煤油(含有饱和苯甲酸),待分散相在塔顶凝聚一定厚度的液层后,通过连续相的∏管闸阀调节两相的界面于一定高度,对于本装置采用的实验物料体系,凝聚是在塔的上端中进行(塔的下端也设有凝聚段)。
本装置外加能量的输入,可通过直流调速器来调节中心轴的转速。
萃取实验装置图四、基本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。
使用转盘塔进行液-液萃取操作时,两种液体在塔内作逆流流动,其中一相液体作为分散相,以液滴形式通过另一种连续相液体,两种液相的浓度则在设备内作微分式的连续变化,并依靠密度差在塔的两端实现两液相间的分离。
液液转盘萃取实验
Comp[0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108] anynumbe化工原理实验报告学院:专业:班级:式(6-2)得其中, 图6-1萃取平均推动力讣算示意图则积分(10-3)山〃为传质过程的平均推动力,在操作线、平衡线作直线近似的条件下为(Xr-X*)-(XR-0) (Xr-v E/k)-XR(A> —0) XR(10-4) 式中,R—分配系数,例如对于本实验的煤油苯甲酸相一水相,《=;九一萃取相的组成,kgA/'kgS。
对于》•、k和殊,而得分别在实验中通过取样滴定分析而得,九也可通过如下的物料衡算F+S=E+RF • 乂卜.+ S ・ 0 = E* ・y h+ R - x K (10-5)式中,F—原料液流量,S —萃取剂流量,E—萃取相流量,尺一萃余相流量,kg/h;kg/h;kg/h;kg/ho对稀溶液的萃取过程,因为F =R、S = E ,所以有本实验中,取F/S=i/i (质量流量比),则式(6-6)简化为y E=x t.-x R(10-6) (10-7)2.萃取率的计算萃取率〃为被萃取剂萃取的组分A的量与原料液中组分A的量之比\ X = ["-(*一松)/司一祢[1.4-(1.4-0.9)/2.26]-0.9 In1^1-0.9. 2.2b -1.030.9 x=0.1X0.4X 12225X0.8X 1000 二2.44 X 10-4即苯甲酸的质量分率,具体步骤如下:(1) 用移液管量取待测样品25ml,加1—2滴澳百里酚兰指示剂; (2) 用K0H-CH30H 溶液滴定至终点,则所测浓度为 式中,N —KOH-CH30H 溶液的当量浓度,N/ml ;AV—滴定用去的K0H-CH30H 溶液体积量,ml 。
此外,苯甲酸的分子量为122 g/mol,煤油密度为g/ml,样品量为25ml 。
(3) 萃取相组成殊也可按式(6-7)计算得到。
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。
萃取塔的操作与萃取传质单元高度的测定实验
六.萃取塔的操作与控制
㈠ 开车
㈡ 物料衡算 维持分相界面恒定,可以达到总物料的平衡; 操作中利用Π管来控制总物料平衡。
㈢ 达到稳定操作的时间 稳定时间=3×替代时间 (一般需20min)
七.萃取设备内的传质效果
㈠ 传质单元数和传质单元高度
(2)外加能量的大小 有利:a.增加液液传质面积; b.增加液液传质系数。 不利:a.返混增加,传质推动力下降; b.液滴太小,内循环消失,传质系数下降; c.容易发生液泛,通量下降。
(3)液泛 a.定义: 当连续相速度增加,或分散相速度下降,此时分
散相上升或下降速度为零,对应的连续相速度即为 液泛速度;发生的现象称之为液泛。
NA=K(Ha)ΔCM=G油(CF-CR) H GK油a CΔF CCM R H=HOR·NOR NOR :反映分离的难易 HOR :反映设备的性能
㈡ 影响传质效果的因素 ①操作因素: S ; Xs ; T ②设备因素: 分散相的选择; 外加能量的大小; 设备形式及结构。
㈢ 传质单元高度的测定
H GK油aCΔ F CCMR
液-液萃取塔的操作 及其传质单元高度的测定
<化工原理实验室> <赵培 张秋香>
一.实验目的
⑴掌握萃取塔传质单元高度的测定方法,学会分析 外加能量对液-液萃取塔传质单元高度的影响;
⑵了解引起萃取塔液泛不正常现象出现的原因以及处 理方法;
⑶了解液-液萃取设备的结构和特点。
二.实验原理
萃取是利用液体混合物各组分在溶剂中溶解度的 差异而实现分离的一种方法。溶质A,稀释剂B,溶 剂S,当B、S不互溶时,萃取和吸收一样,均属两相 传质,因此,其传质过程的数学表达式和吸收一样。
01萃取塔操作及体积传质系数测定
x% 0.1786 0.2348 0.4230 0.6550 0.6330
y——水相中苯甲酸重量百分数。
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,推动力是线段 PP’:
YR YR* YS
(4)
在塔的下部推动力是线段 QQ’: YF YF* YE
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:
(2)
3.3 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:
Y * kX
(3)
k 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。本实验给出 如下表 1 所示的系统平衡数据,用来求取 X 与 Y 之间的对应关系。
F ——溶液密度, g / l 。
xR 亦用同样的方法测定:
xR
Na 'M a R
(20)
式中:
N
a
'
V2 ' Nb V1 '
(21)
V1 ' 、V2 ' ——分别为试样的体积数与滴定所耗的 NaOH 溶液的体积数。
4 操作方法和实验步骤
4.1 转盘萃取塔 1) 原料液储槽内为煤油-苯甲酸溶液。 2) 将萃取剂(蒸馏水)加入萃取剂贮槽中。 3) 启动萃取剂输送泵,调节流量,先向塔内加入萃取剂,充满全塔,并调至所需流 量。 4) 启动原料液输送泵,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进口与萃余液出口之间。 5) 调节转盘轴转速的大小,在操作中逐渐增大转速,设定转速,一般取100-600转/ 分。 6) 水在萃取塔内流动运行5min后,开启分散相—油相管路,调节两相流量约510L/h,待分散相在塔顶凝聚一定厚度的液层后,再通过调节连续相出口阀,以保 持安静区中两相分界面的恒定。 7) 每次实验稳定时间约30分钟,然后打开取样阀取样分析,用NaOH标准液中和滴 定法(添加非离子型表面活性剂)测定原料液及萃余液的组成,同时记录转速。 8) 改变转速,重复上述实验。 9) 实验结束后,将实验装置恢复原样。
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:⎰-=12x x *OR x x dx N式中 N OR ------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。
x 1、x 2------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:OR OR N H H =Ω=OR x H L a K式中 H OR ------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/(m 3•h•△x); L------萃余相的质量流量,kg/h;Ω------塔的截面积,m 2;已知塔高度H和传质单元数N OR可由上式取得H OR的数值。
H OR反映萃取设备传质性能的好坏,H OR越大,设备效率越低。
影响萃取设备传质性能H OR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。
转盘萃取
Kx
8.80 8.75 8.70 8.65 8.60
0
2
4
6
8
10
12
14
L
图3 Kxα随流量的变化图
由表 2 和图 3 可知,随着油相流量的增大,总传质单元数减小,总传质单元高度 增大,总传质系数增大。
六、思考题
1. 萃取过程中选择分散相的原则是什么? 答:选择分散相的原则是: 当两相流量相差较大时, 为增加相际传质接触面积, 一般将流量大着作为分散相。 但如果所选设备可能产生严重的轴向混合时,应将流量小者作为分散相。 为提高设备能力,减小塔径,应将黏度大着作为分散相。 为保证传质设备的充分润湿,应将润湿性差的流体作为分散相。 从成本和安全性考虑,应将成本高和易燃易爆的流体作为分散相。 2. 转盘塔的主要结构特点是什么? 答:转盘塔的主要结构特点是在塔内壁按一定间距设置许多固定环,而在旋转的 中心轴上按同样的间距安装许多圆环转盘。固定环将塔内分成许多区间,在每一 个区间有一个转盘对液体进行搅拌,从而增加了相际接触面积和流体湍动程度, 而固定环则起到了抑制轴向混合的作用。圆环转盘水平安装,直径小于固定环内 径,旋转时不产生轴力,两相在垂直方向上仍靠密度推力。
NOR 1.2815 1.2454 1.2385 1.2373 1.0922
HOR 0.5462 0.5621 0.5652 0.5657 0.6409
Kxa
8627.4 8706.7 8730.4 8852.9 8915.0
以 Kxα对 L 作图得
化工原理实验
8.90 8.85
y=19.0054x+8598.1335 R=0.9734
=
18.5 0.01108 122 =0.00537 5 800 14.13 0.01108 122 =0.00431 5 800
萃取实验——精选推荐
萃取实验(ZC-1型转盘萃取实验装置)一、 实验目的1、 掌握转盘萃取塔操作的工艺流程特点;2、 学习转盘萃取塔效率或传质单元高度的测定方法;3、 研究不同搅拌转速对萃取塔效率或传质单元高度的影响。
二、实验内容1、 测定转盘萃取塔效率或传质单元高度;2、 测定外加能量对萃取塔传质效率的影响。
三、实验原理萃取塔是石油炼制、化学工业和环境保护等部门广泛应用的一种液-液传质设备,具有结构简单、便于安装和制造等特点。
在液-液传质系统中,两相间的重度差较小,界面张力差也不大,导致推动相际传质的惯性力较小,已分层的两相分层分离能力也不高。
为了提高液液相传质设备的效率,常常补给外加能量,如搅拌、脉冲、振动等。
本实验所采用的设备为转盘萃取塔,通过调节转盘的速度可以改变外加能量的大小。
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0.2%(质量)。
水相为萃取相(用字母E 表示,又称连续相、重相),煤油相为萃余相(用字母R 表示,又称分散相、轻相)。
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。
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。
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。
在轻重两相流量固定的条件下,增加转盘的速度,可以促进液体分散,改善两相流动条件,提高传质效果和萃取效率,降低萃取过程的传质单元高度。
但过多的外加能量加入反而会使萃取效率下降,因此寻找适度的外加能量成为本实验的重要目的。
1、 按萃余相基准的总传质单元数和总传质单元高度:OR OR H H N =⋅ (1-1)式中H ——萃取塔的有效接触高度;OR H ——萃余相基准的总传质单元高度,表示设备传质性能的好坏程度; OR N ——萃余相基准的总传质单元数,表示过程分离的难易程度。
*F Rx OR x dxN x x =-⎰(1-2) 式中x ——萃取塔内某处萃余相中溶质的浓度,以质量分率来表示(下同);*x ——与相应萃余相浓度成平衡的萃取相中溶质的浓度;F x ,R x ——分别表示进塔和出塔的萃余液中溶质的浓度。
萃取塔操作实验报告
萃取塔操作实验报告1. 引言萃取塔是一种常用的化学分离设备,广泛应用于化工、制药等领域。
本实验旨在通过操作萃取塔,了解其原理和操作方法,以及熟悉实验中常用的底流、顶流等概念。
2. 实验原理萃取塔是利用两种相互不溶的液体进行物质分离的装置。
在萃取塔中,原料液与萃取剂经过接触和混合,通过向上流动,完成物质的转移和分离。
萃取过程中,顶部的液体称为顶流,底部的液体称为底流。
在实验中,通过调整进料流量、萃取剂流量和回流比等参数,可以实现不同组分的分离和提纯。
3. 实验步骤3.1 实验装置实验装置由萃取塔、进料泵、萃取剂泵、废液回流泵、冷凝器和收集瓶等组成。
萃取塔内填充有填料,以增加塔内表面积,促进液体的接触和混合。
3.2 实验操作1. 根据实验要求,将待处理的原料液注入进料泵,并调控进料流量。
2. 启动进料泵,并观察原料液顺利进入萃取塔。
3. 调节萃取剂泵的流量,使萃取剂与原料液充分混合。
4. 根据实验要求,调节冷凝器的温度以控制顶流的组分。
5. 实验过程中,观察顶流和底流的颜色、透明度等变化,并定时取样分析。
6. 根据实验要求,调节废液回流泵的流量。
4. 结果及分析实验中,我们使用了两种具有不同极性的液体作为萃取剂和原料液。
实验过程中,顶流和底流的颜色、透明度和溶解度发生了明显的变化。
通过取样分析,我们发现顶流中的目标物质浓度明显增加,而底流中的杂质浓度明显降低。
这说明在萃取过程中,萃取剂的选择和流量控制对分离效果有重要影响。
通过调节废液回流泵的流量,我们可以控制底流的回流比例,进一步提高分离效果。
实验结果表明,适当增加回流比可以提高分离效率,但过大的回流比会导致塔内液位异常。
5. 实验总结本次实验通过操作萃取塔,深入了解了其原理和操作方法,并熟悉了实验中常用的底流、顶流等概念。
在实验过程中,我们发现萃取剂的选择和流量控制对分离效果起到重要作用。
通过调节废液回流泵的流量,我们可以进一步提高分离效果,但需注意控制回流比例。
萃取实验
选择可通过实验室实验或工业中试验确定,也可以根据以下原则考虑:
(1)为了增加相际接触面积,一般可将流量大的一相作为分散相,但如果
两相的流量相差很大,且选用的设备具有较大的轴向返混现象,则应将流量较小
的一相作为分散相,以减少轴向返混。 (2)应充分考虑界面张力变化对传质面积的影响,对于正系统( dσ > 0 ), dx
相作为分散相时,应使分散相在塔顶分层段凝聚,在两相界面维持适当高度后,
再开启分散相出口阀门,使轻相液体从塔内排出。同时,依靠重相出口的Π形管
自动调节界面高度。当重相作为分散相时,则分散相液滴在塔底的分层段凝聚,
两相界面应维持在塔底分层段的某一位置上。
(三)萃取塔传质单元高度
与精馏、吸收等气液传质过程类似,在萃取过程的设计计算中,一般将所需
传质。
(3)对于某些萃取设备,如填料塔和筛板塔等,连续相优先润湿填料或筛板
是相当重要的。此时,宜将不易润湿填料或塔板的一相作为分散相。
(4)分散相液滴在连续相中的相对沉降速度,与连续相的粘度有很大关系。
为了减小塔径,提高两相分离的效果,应将粘度大的一相作为分散相。
(5)此外,从成本、安全考虑,应将成本高的、易燃、易爆的物料作为分散
(3)借助于外加能量,如转盘塔、振动塔、脉动塔和离心萃取塔等。液滴 的尺寸除与物性有关外,主要取决于外加能量的大小。
3.外加能量 在液-液传质分离过程中引入外加能量,能促进液体分散,改善两相流动接 触状况,这有利于过程传质,从而提高传质效率,降低萃取设备的高度。但也要
注意,若外加能量过大,将使设备内两相液体的轴向返混加剧,使过程传质推动
即系统的界面张力随溶质浓度增加而增加的系统,当溶质从液滴向连续相传递
试验十二液--液萃取塔的操作试验
实验九液--液萃取塔的操作实验实验九液--液萃取塔的操作实验、实验目的1、了解液--液萃取设备的结构和特点;2、掌握液一液萃取塔的操作;3、掌握传质单元高度及体积总传质系数的测定方法,并分析外加能量对液液萃取塔传质单元高度及通量的影响。
二、实验内容1、以煤油为分散相,水为连续相,进行萃取过程的操作。
2、测定一定转速下转盘式或浆叶式旋转萃取塔的萃取效率(传质单元高度、传质系数)。
三、实验原理萃取是分离混合液体的一种方法,它是一种弥补精馏操作无法实现分离的方法之一,特别适用于稀有分散昂贵金属的冶炼和高沸点多组分分离,它是依据液体混合物各组分在溶剂中溶解度的差异而实现分离的。
但是,萃取单元操作得不到高纯物质,它只是将难以分离的混合液转化为容易分离的混合液,增加了分离设备和途径,导致成本提高。
所以,经济效益是评价萃取单元操作成功于否的标准。
1、萃取和吸收的区别⑴相同之处:两者均是利用混合物中的各组分在某溶剂中溶解度的不同而达到分离的。
吸收是气液接触传质,萃取是液-液接触传质,两者同属相际传质,因此两者的速率表达式和传质推动力的表达式是相同的。
⑵不同之处:由于液-液萃取体系的特点,两相的密度比较接近,界面张力较小,所以,能用于强化过程的推动力不大,加上分散的一相,凝聚分层能力不高;而气液吸收两相密度相差很大,界面张力较大,气液两相分离能力很大,由此,对于气液接触效率较高的设备,用于液-液接触效率不一定高。
为了提高液-液相际传质设备的效率,常常需外加能量,如搅拌、脉动、振动等。
另外,为了让分散的液滴凝聚,实现两相的分离,需要有足够的停留时间也即凝聚空化工原理实验指导135间,简称分层分离空间。
2、萃取塔结构特征由于液-液萃取体系的特点,从而使萃取塔的结构发生了根本性变化: ⑴需要适度的外加能量;⑵需要足够大的分层分离空间。
3、萃取塔的操作特点 ⑴分散相的选择a 、容易分散的一相为分散相:在现实操作过程中,很易转相,为了避免 此类情况发生,宜选择容易分散的一相为分散相。
萃取塔操作及体积传质系数测定
萃取塔操作及体积传质系数测定萃取塔是一种常见的传质设备,通过液相和气相之间的接触,将溶解在液相中的物质传递到气相中。
在操作萃取塔时,需要考虑一些重要因素,如溶液的进料方式、溶剂的选择、速度和温度的控制等。
此外,还需要进行体积传质系数的测定,以评估塔的传质性能。
首先,操作萃取塔时需要考虑的因素包括溶液的进料方式和溶剂的选择。
进料方式通常有两种,即逆流和共流。
逆流是溶液与溶剂相反方向流动,通常用于高效传质的要求较高的情况。
共流是溶液与溶剂同向流动,适用于传质要求较低的情况。
对于溶剂的选择,需要考虑溶质的溶解度和选择性。
溶解度代表着溶质在溶剂中的溶解程度,溶质的溶解度越高,则使用该溶剂萃取效果越好。
选择性则表示溶剂对溶质的选择程度,选择性越大,溶剂对目标物质的提取效果越好。
其次,操作萃取塔时需要控制溶液和溶剂的流速和温度。
流速的控制直接影响到物质在界面上的传质速度。
一般来说,流速越大,传质速度越快,但也会带来较大的液相压降和气相液滴带走。
因此,需要根据具体情况,在保证传质效果的前提下,控制适当的流速。
温度对传质过程有重要影响。
一般情况下,温度升高有利于物质的传质,因为温度升高可以使溶质分子的动力学能量增加,传质速度加快。
但在一些特定情况下,如萃取过程中产生的热敏物质,需要控制温度以避免对物质产生不利影响。
除了操作萃取塔,还需要进行体积传质系数的测定,以评估塔的传质性能。
体积传质系数是描述溶质在液相和气相之间传递速度的参数。
测定体积传质系数的方法有很多,常见的方法包括池形发酵法、测定液相浓度变化法和测定气相浓度变化法等。
池形发酵法是一种较为简便的测定方法。
首先,将装有溶液的池放入压力容器中,并通过两端的通气管道使气相从底部通过,溶液则以底部为基准线,在不同高度处进行取样。
然后,通过测定取样液中溶质浓度的变化,计算出体积传质系数。
测定液相浓度变化法和测定气相浓度变化法则是通过对液相或气相中溶质浓度的变化进行连续监测,以获得体积传质系数。
转盘萃取塔实验装置实验指导书
化工原理实验装置系列之转盘萃取塔实验装置实验指导书杭州言实科技有限公司目录一、实验目的 ........................................................................................................... 错误!未定义书签。
二、实验原理 ........................................................................................................... 错误!未定义书签。
三、实验装置 ........................................................................................................... 错误!未定义书签。
四、实验方法 ........................................................................................................... 错误!未定义书签。
五、注意事项 ........................................................................................................... 错误!未定义书签。
六、报告内容 ........................................................................................................... 错误!未定义书签。
七、思考题 ............................................................................................................... 错误!未定义书签。
转盘塔萃取操作及体积传质系数测定实验报告
转盘塔萃取操作及体积传质系数测定实验报告化学工程与工艺专业:姓名:实验报告学号:日期:地点: 2014.12.25 教10-2210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:转盘塔萃取实验实验类型工程实验同组学生姓名:一、实验目的和要求(必填)三、主要仪器设备(必填)五、数据记录和处理七、讨论、心得二、实验内容和原理(必填)四、操作方法和实验步骤六、实验结果与分析(必填)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YE?YSY?YS?X?XRX?XR (1)式: F由上式得:Y?Y?m?X?X?,其中m?YE?YS SSXF?XR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:M?B?XF?XR??S?YE?YS? (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:Y*?kX (3)k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:*?YR?YR?YS (4)在塔的下部是: ?Y?Y*?Y (5) FFE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:Ym??YF??YR (6) ?YlnFYR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?KYA?Ym (7)式中:K——单位相接触面积的传质系数,kg/m2?s?kg/kg?; YA——相接触表面积,m2。
化工原理实验报告-转盘萃取塔传质系数的测定
化工原理实验报告——转盘萃取塔传质系数的测定姓名: XXX学号: XXXXXXXXXXX学院:化学与化工学院专业:化学工程与工艺年级: 20XX 级实验日期: 20XX年XX月XX日实验条件:水3.6L/h、煤油5.6L/h、转速500r/min福建师范大学Fujian Normal University转盘萃取塔传质系数的测定一、实验目的1、了解液-液萃取原理及萃取操作的基本流程;2、了解转盘萃取塔的基本结构和操作方法;3、掌握萃取塔传质系数的测定方法,了解强化萃取塔传质效率的方法。
二、实验内容本实验以水为萃取剂,萃取煤油中的苯甲酸,在不同条件下,测定塔顶、塔底轻重相中苯甲酸的浓度,并计算萃取塔传质系数。
三、实验原理1、萃取原理(1)液液萃取在欲分离的液体混合物(原料液)中加入一种与其不互溶或部分互溶的液体溶剂,形成两相系统,利用混合液中各组分在两相中分配差异的性质,易溶组分较多的进入溶剂相从而实现混合物分离的操作称为液液萃取。
(2)在萃取过程中,所用的溶剂称为萃取剂(记为S),原料液中欲分离的组分称为溶质(记为A),原料液中的溶剂称为稀释剂(记为B)。
萃取剂应对溶质具有较大的溶解能力,与稀释剂应不互溶或小部分互溶。
(3)简单萃取过程图1 萃取过程示意图图 1 是一种简单萃取过程示意图。
将萃取剂加到混合液中,搅拌使其互相混合,因溶质在两相间不呈平衡,溶质在萃取剂中的平衡浓度高于其实际浓度,于是溶质从混合液向萃取剂中扩散,使溶质与混合液中的其他组分分离。
两液相由于密度差而分层,一层以萃取剂S 为主,溶有较多溶质,称为萃取相(记为E),另一层以原溶剂B 为主,且含有未被萃取完的溶质,称为萃余相(记为R)。
萃取操作并未把原料液全部分离,而是将原来的液体混合物分为具有不同溶质组成的萃取相E 和萃余相R。
(4)本实验设计本实验操作中,以水为萃取剂,从煤油中萃取苯甲酸。
所以,水相为萃取相E(又称为连续相、重相),煤油相为萃余相R(又称为分散相、轻相)。
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实验报告课程名称:过程工程原理实验(甲) 指导老师:实验名称:转盘塔萃取操作及体积传质系数测定 实验类型: 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K YV ,关联传质单元高度与转盘萃取过程操作变量的关系。
4、计算萃取率η。
二、实验装置本实验主要设备是转盘萃取塔,装置流程图如下图所示。
图 1 转盘塔萃取操作实验装置流程示意图操作时,先在塔内灌满连续相——水,然后开启分散相——煤油(含有苯甲酸),待分散相在塔顶凝聚一定厚度的液层后,通过连续相的Π管上闸阀的调节,使两相的分界面位于安静区内一定高度。
对于本装置采用的实验物系,在塔上端的安静区形成分界层(塔的下端也设有安静区)。
本装置外加能量的输入大小,可通过调节直流调速器的转速来改变。
三、实验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。
进行液—液萃取操作时,两种液体在塔内作逆流流动,其中一液体作为分散相,以液滴形式通过另一作为连续相的液体,两种液相的浓度则在设备内作微分式的连续变化,并依靠密度差在塔的两端实现两液相间的分离。
计算微分逆流萃取塔的塔高时,主要是采取传质单元法。
即以传质单元数和传质单元高度来表征,传质单元数表示过程分离程度的难易,传质单元高度表示设备传质性能的好坏。
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 (X R ,Y S )和点Q (X F ,Y E )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:E S SF R RY Y Y Y X X X X --=--(1)由上式得:()S S 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)k 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,可用操作线与平衡线之间的线段来表示。
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)在操作线和平衡线为直线的条件下,传质过程的平均推动力为: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 K Y 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即 ()%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:FV ——料液的体积流量,h m /3;F ρ——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:F NNV V V =≈ (15)式中:N V ——转子流量计读数,min /ml 或h m /3;f ρ——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''0N S V ρ= (17)式中: V N ’——萃取剂水的转子流量计读数,m 3/h ; ρ0’——水的密度,kg/m 3 (3)原料液及萃余液的组成x F 、x R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x F 、萃余相组成x R 和萃取相组成y E ,即苯甲酸的质量分率,y E 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V 1 mL ,加指示剂1~2滴,用浓度为N b 的NaOH 水溶液滴定至终点,如用去NaOH 溶液V 2mL ,则试样中苯甲酸的摩尔浓度N a 为:12V N V N b a =(18)则 FA a F M N x ρ=(19)式中:A M ——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NaOH 溶液的体积数,mL ;R ρ——萃余相密度,g/L 。
四、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。
(由实验室完成)2、接通进水管,将萃取剂槽内的水灌满,打开重相磁力泵,将萃取塔充满水。
注意:磁力泵不可空载运行。
3、调节萃取剂调节阀,设定萃取剂流量为10~20L/h,调节原料液流量与水流量相同,并维持不变。
4、待轻相在塔顶凝聚一定厚度的液层后,再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,并保持恒定。
5、第一次实验稳定时间约30~40分钟,当操作稳定后可取样分析,用中和滴定法测定萃余液及萃取液的组成。
6、通过调节转速来控制外加能量的大小,在操作时转速逐步加大,一般实验转速可取100~500转/分。
重复上述实验步骤。
7、实验结束后,依次关闭重相和轻相的磁力泵,同时关闭进出管路上的阀门,关闭电机搅拌装置,最后将实验装置和场地恢复原状。
五、数据记录和处理1、原始实验数据萃取塔内径:0.05 m,有效萃取高度0.755 m,标准碱浓度0.01 mol/L。
表1原始实验数据记录表2、平衡数据拟合塔横截面积Ω=πr2/4=0.001963m2,有效操作体积V=Ωh=0.001482m3,苯甲酸摩尔质量122g/mol,10℃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4煤油-苯甲酸-水系统平衡关系图其中:x —油相中苯甲酸质量分数; y —水相中苯甲酸质量分数。
由图4知,百分数y 和x 有一近似的关系曲线方程:y = 1.0042x 3 - 1.4003x 2 + 0.8181x + 0.0061。
3、实验数据处理将实验数据进行相应的处理,得到实验结果整理如下表:表2 数据处理表计算示例:(取第一组数据为例)''016.0999.7/100016.0/N S V kg h ρ==⨯=萃取剂水的质量流量316.018.1/F V m h ===料液的体积流量2134.450.01122A 0.00267520785.5a Ab A F FF N M V N M x V ρρ⨯==⋅== 料液中的含量B )16.0(10.002675)14.1/N F B V x kg h =-=-=稀释剂的质量流量*321.0042x 1.4003 0.8181x 0.0061=0.008279F F F F Y x =-++塔底的平衡组成''2'113.600.01122A 0.00211410785.0a Ab A R RR N M V N M x V ρρ⨯==== 萃余相中的含量 *321.0042x 1.4003 0.8181x 0.0061=0.007823R R R R Y x =-++塔顶的平衡组成A 0S Y =水中的含量A ()0.1592(0.0047040.004003)00.0004970.14973F R E S B X X Y Y S -⨯-=+=+=由物料衡算,萃取相的含量*0.00925200.007823R R S Y Y Y ∆=-=-=塔顶传质推动力 *0.0098170.0007450.007782F F E Y Y Y ∆=-=-=塔底传质推动力0.0090720.0092520.0078020.009072ln ln0.009252F R m F RY Y Y Y Y ∆-∆-∆===∆∆平均传质推动力3()16.0(0.0004970)686.9/(/)0.0014820.007802E S YV m S Y Y K kg m h kg kg V Y --===⋅∆⨯体积传质系数16.011.9686.90.001963OE YV S H m K ===Ω⨯传质单元高度(0.0004970)0.06360.007802E S OE m Y Y N Y --===∆传质单元数 0.002114(1)100%(1)100%21.0%0.002675R F X X η=-⨯=-⨯=萃取率 六、实验结果与分析由表2知,随搅拌速度加快,传质系数、总传质单元数和萃取率增大,传质单元高度减小,即总体来说传质效果增强。