填料塔分离效率的测定
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C 预习与思考
(5)为什么水–甲酸系统的y - x 图中,共沸点的 左边为正系统,右边为负系统 (6)估计一下正,负系统范围内塔顶,塔釜的浓度. (7)操作中要注意哪些问题 (8)设计记录实验数据的表格. (9)提出分析样品甲酸含量的方案.
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D 实验装置及流程
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B 实验原理
根据热力学分析,为使喷淋液能很好地润湿填 料表面,在选择填料的材质时,要使固体的表面 张力σSV大于液体的表面张力σLV.然而有时 虽已满足上述热力学条件,但液膜仍会破裂形 成沟流,这是由于混合液中低沸组分与高沸组 分表面张力不同,随着塔内传质传热的进行,形 成表面张力梯度,造成填料表面液膜的破碎,从 而影响分离效果.
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0.8
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xH O
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图2-30 水-甲酸系统的x-y图
C 预习与思考
(1)何谓正系统,负系统 正负系统对填料塔的效 率有何影响 (2)从工程角度出发,讨论研究正,负系统对填料 塔效率的影响有何意义 (3)本实验通过怎样的方法,得出负系统的等板高 度(HETP)大于正系统的HETP (4)设计一个实验方案,包括如何做正系统与负系 统的实验,如何配制溶液(假定含85wt%甲酸的 水溶液500ml,约610g).
107. 1 0.32 1
107. 6 0.41 1
107. 6 0.46 4
107. 1 0.52 2
106. 0 0.63 2
104. 2 0.74 0
102. 9 0.82 9
101. 8 0.90 0
0.024 5
0.10 2
0.16 2
0.27 9
0.40 5
0.48 2
0.56 7
0.71 8
由于精馏系统中低沸组分与高沸组分表 面张力上的差异,沿着汽液界面形成了表 面张力梯度,表面张力梯度不仅能引起表 面的强烈运动,而且还可导致表面的蔓延 或收缩.这对填料表面液膜的稳定或破坏 以及传质速率都有密切关系,从而影响分 离效果.
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A 实验目的
本实验主要有两个目的: （1）了解系统表面张力对填料精馏塔效率的影 响机理; （2）测定甲酸–水系统在正,负系统范围的HETP.
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A正系统
B负系统
σ低
σ高
σ低
σ低
σ高
σ低
液体流向
液体流向
膜撕破，形成沟流
• 图2-29 表面张力梯度对液膜稳定性的影响
B 实验原理
由于轻组分的表面张力小于重组分,液膜薄的 地方表面张力较大,而液膜较厚部分的表面张 力比较薄处小,表面张力差推动液体从较厚处 流向较薄处,这样液膜修复,变得稳定.对于负 系统,则情况相反,在液膜较薄部分表面张力比 液膜较厚部分的表面张力小,表面张力差使液 体从较薄处流向较厚处,这样液膜被撕裂形成 沟流.实验证明,正,负系统在填料塔中具有不 同的传质效率,负系统的等板高度(HETP)可比 正系统大一倍甚至一倍以上.
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B 实验原理
本实验使用的精馏系统为具有最高共沸点的甲 酸-水系统.试剂级的甲酸为含 85(Wt)%左右的 水溶液, 水–甲酸系统的X–Y图如图2–30所示. 其汽液平衡数据如下:
102. 3
0.040 5
t/
℃
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105. 9 0.21 8
本实验所用的玻璃填料塔内径为 31 mm,填料层 高度为 540mm,内装;4×4×1mm磁拉西环填料,整个 塔体采用导电透明薄膜进行保温.蒸馏釜为1000 ml 圆底烧瓶,用功率350W的电热碗加热.塔顶装有冷凝 器,在填料层的上,下两端各有一个取样装置,其上 有温度计套管可插温度计(或铜电阻)测温.塔釜加 热量用可控硅调压器调节,塔身保温部分亦用可控 硅电压调整器对保温电流大小进行调节 ,实验装置 如图2–31 所示.
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B 实验原理
根据系统中组分表面张力的大小,可将二元精 馏系统分为下列三类: （1）正系统:低沸组分的表面张力σ1较低,即 σ1< σh.当回流液下降时,液体的表面张力 σLV值逐渐增大. （2）负系统;与正系统相反,低沸组分的表面张 力σ1较高,即σ1 >σh.因而回流液下降过程中 表面张力σLV逐渐减小. （3）中性系统:系统中低沸组分的表面张力与高 沸组分的表面张力相近,即σ1 ≈σh,或两组 分的挥发度差异甚小,使得回流液的表面张力 值并不随着塔中的位置有多大变化.
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B 实验原理
填料塔内,相际接触面积的大小取决于液膜的 稳定性,若液膜不稳定,液膜破裂形成沟流,使 相际接触面积减少.由于液膜不均匀,传质也不 均匀,液膜较薄的部分轻组分传出较多,重组分 传入也较多,于是液膜薄的地方轻组分含量就 比液膜厚的地方小,对正系统而言,如图2–29所 示,
实验十八 填料塔分离效率的测定
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A 实验目的
填料塔是生产中广泛使用的一种塔型,在进行设 备设计时,要确定填料层高度,或确定理论塔板数 与等板高度HETP.其中理论板数主要取决于系统 性质与分离要求,等板高度HETP则与塔的结构,操 作因素以及系统物性有关.
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A 实验目的
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B 实验原理
在精馏操作中,由于传质与传热的结果,导致液 膜表面不同区域的浓度或温度不均匀,使表面 张力发生局部变化,形成表面张力梯度,从而引 起表面层内液体的运动,产生Marangoni 效应. 这一效应可引起界面处的不稳定,形成旋涡;也 会造成界面的切向和法向脉动,而这些脉动有 时又会引起界面的局部破裂,因此由玛兰哥尼 (Marangoni)效应引起的局部流体运动反过来 又影响传热传质.
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• 1–电热包;2–蒸 馏釜;3–釜温度 计; 4–塔底取样段温 度计;5–塔底取 样装置;6–填料 塔; 7–保温夹套;8– 保温温度计;9– 塔顶取样装置; 10–塔顶取样段 温度计;11–冷凝 器
图2–31 填料塔分离效率实验装置图
E 实验步骤与方法
实验分别在正系统与负系统的范围下进行,其步骤如下 (1)正系统:取85(wt)%的甲酸–水溶液,略加一些水,使入釜的 甲酸–水溶液既处在正系统范围,又更接近共沸组成,使画理 论板时不至于集中于图的左端. (2)将配制的甲酸–水溶液加入塔釜,并加入沸石; (3)打开冷却水,合上电源开关,由调压器控制塔釜的加热量 与塔身的保温电流; (4)本实验为全回流操作,待操作稳定后,才可用长针头注射 器在上,下两个取样口取样分析;
C 预习与思考
(5)为什么水–甲酸系统的y - x 图中,共沸点的 左边为正系统,右边为负系统 (6)估计一下正,负系统范围内塔顶,塔釜的浓度. (7)操作中要注意哪些问题 (8)设计记录实验数据的表格. (9)提出分析样品甲酸含量的方案.
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D 实验装置及流程
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B 实验原理
根据热力学分析,为使喷淋液能很好地润湿填 料表面,在选择填料的材质时,要使固体的表面 张力σSV大于液体的表面张力σLV.然而有时 虽已满足上述热力学条件,但液膜仍会破裂形 成沟流,这是由于混合液中低沸组分与高沸组 分表面张力不同,随着塔内传质传热的进行,形 成表面张力梯度,造成填料表面液膜的破碎,从 而影响分离效果.
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图2-30 水-甲酸系统的x-y图
C 预习与思考
(1)何谓正系统,负系统 正负系统对填料塔的效 率有何影响 (2)从工程角度出发,讨论研究正,负系统对填料 塔效率的影响有何意义 (3)本实验通过怎样的方法,得出负系统的等板高 度(HETP)大于正系统的HETP (4)设计一个实验方案,包括如何做正系统与负系 统的实验,如何配制溶液(假定含85wt%甲酸的 水溶液500ml,约610g).
107. 1 0.32 1
107. 6 0.41 1
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0.27 9
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0.56 7
0.71 8
由于精馏系统中低沸组分与高沸组分表 面张力上的差异,沿着汽液界面形成了表 面张力梯度,表面张力梯度不仅能引起表 面的强烈运动,而且还可导致表面的蔓延 或收缩.这对填料表面液膜的稳定或破坏 以及传质速率都有密切关系,从而影响分 离效果.
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A 实验目的
本实验主要有两个目的: （1）了解系统表面张力对填料精馏塔效率的影 响机理; （2）测定甲酸–水系统在正,负系统范围的HETP.
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A正系统
B负系统
σ低
σ高
σ低
σ低
σ高
σ低
液体流向
液体流向
膜撕破，形成沟流
• 图2-29 表面张力梯度对液膜稳定性的影响
B 实验原理
由于轻组分的表面张力小于重组分,液膜薄的 地方表面张力较大,而液膜较厚部分的表面张 力比较薄处小,表面张力差推动液体从较厚处 流向较薄处,这样液膜修复,变得稳定.对于负 系统,则情况相反,在液膜较薄部分表面张力比 液膜较厚部分的表面张力小,表面张力差使液 体从较薄处流向较厚处,这样液膜被撕裂形成 沟流.实验证明,正,负系统在填料塔中具有不 同的传质效率,负系统的等板高度(HETP)可比 正系统大一倍甚至一倍以上.
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B 实验原理
本实验使用的精馏系统为具有最高共沸点的甲 酸-水系统.试剂级的甲酸为含 85(Wt)%左右的 水溶液, 水–甲酸系统的X–Y图如图2–30所示. 其汽液平衡数据如下:
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本实验所用的玻璃填料塔内径为 31 mm,填料层 高度为 540mm,内装;4×4×1mm磁拉西环填料,整个 塔体采用导电透明薄膜进行保温.蒸馏釜为1000 ml 圆底烧瓶,用功率350W的电热碗加热.塔顶装有冷凝 器,在填料层的上,下两端各有一个取样装置,其上 有温度计套管可插温度计(或铜电阻)测温.塔釜加 热量用可控硅调压器调节,塔身保温部分亦用可控 硅电压调整器对保温电流大小进行调节 ,实验装置 如图2–31 所示.
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B 实验原理
根据系统中组分表面张力的大小,可将二元精 馏系统分为下列三类: （1）正系统:低沸组分的表面张力σ1较低,即 σ1< σh.当回流液下降时,液体的表面张力 σLV值逐渐增大. （2）负系统;与正系统相反,低沸组分的表面张 力σ1较高,即σ1 >σh.因而回流液下降过程中 表面张力σLV逐渐减小. （3）中性系统:系统中低沸组分的表面张力与高 沸组分的表面张力相近,即σ1 ≈σh,或两组 分的挥发度差异甚小,使得回流液的表面张力 值并不随着塔中的位置有多大变化.
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B 实验原理
填料塔内,相际接触面积的大小取决于液膜的 稳定性,若液膜不稳定,液膜破裂形成沟流,使 相际接触面积减少.由于液膜不均匀,传质也不 均匀,液膜较薄的部分轻组分传出较多,重组分 传入也较多,于是液膜薄的地方轻组分含量就 比液膜厚的地方小,对正系统而言,如图2–29所 示,
实验十八 填料塔分离效率的测定
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A 实验目的
填料塔是生产中广泛使用的一种塔型,在进行设 备设计时,要确定填料层高度,或确定理论塔板数 与等板高度HETP.其中理论板数主要取决于系统 性质与分离要求,等板高度HETP则与塔的结构,操 作因素以及系统物性有关.
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A 实验目的
江苏wenku.baidu.com学化学化工学院
B 实验原理
在精馏操作中,由于传质与传热的结果,导致液 膜表面不同区域的浓度或温度不均匀,使表面 张力发生局部变化,形成表面张力梯度,从而引 起表面层内液体的运动,产生Marangoni 效应. 这一效应可引起界面处的不稳定,形成旋涡;也 会造成界面的切向和法向脉动,而这些脉动有 时又会引起界面的局部破裂,因此由玛兰哥尼 (Marangoni)效应引起的局部流体运动反过来 又影响传热传质.
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• 1–电热包;2–蒸 馏釜;3–釜温度 计; 4–塔底取样段温 度计;5–塔底取 样装置;6–填料 塔; 7–保温夹套;8– 保温温度计;9– 塔顶取样装置; 10–塔顶取样段 温度计;11–冷凝 器
图2–31 填料塔分离效率实验装置图
E 实验步骤与方法
实验分别在正系统与负系统的范围下进行,其步骤如下 (1)正系统:取85(wt)%的甲酸–水溶液,略加一些水,使入釜的 甲酸–水溶液既处在正系统范围,又更接近共沸组成,使画理 论板时不至于集中于图的左端. (2)将配制的甲酸–水溶液加入塔釜,并加入沸石; (3)打开冷却水,合上电源开关,由调压器控制塔釜的加热量 与塔身的保温电流; (4)本实验为全回流操作,待操作稳定后,才可用长针头注射 器在上,下两个取样口取样分析;