萃取塔实验讲义

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第二页是直角坐标系下的平衡线和操作线相图； 第三页是实验结果数据表，可查看相应的传质单元数，传质单元高度和体积总传质系数。
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五、 实训思考题
1． 萃取操作所依据的原理是（）不同。 A. 沸点 B. 熔点 C. 吸附力 D. 溶解度
萃取塔实验讲义
一、 实验目的
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1． 了解脉冲填料萃取塔的结构。 2． 掌握填料萃取塔的性能测定方法。 3． 掌握萃取塔传质效率的强化方法。
二、 实验原理
1．填料萃取塔是石油炼制、化学工业和环境保护部分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和聚合，以使液滴 表面不断更新，还可以减少连续相的轴相混合。本实验采用连续通入压缩空气向填料塔内提
注： Π形管高度范围为 150-300mm 之间， 若智能仪表设定值低于下限， 则系统按下限 （150mm） 计算；若智能仪表设定值高于上限，则系统按上限（300mm）计算。
四、 实验步骤：
·引重相入萃取塔
1． 在“仪表面板”中，打开总电源开关。
2． 在“实验装置图”中，打开重相加料阀 KV04 加料，待重相液位涨到 75%-90%之间，关闭
YE ─与苯甲酸在塔内某一高度处萃余相组成 XR 成平衡的萃取相中的质量比 组成，kg 苯甲酸／kg 水。 用 YE─XR 图上的分配曲线(平衡曲线)与操作线可求得
*
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1 -YE 关系。再进行图解积 （Y YE）
* E
分或用辛普森积分可求得 NOE。
C. 分配系数愈大,两液体的分离愈容易
D. 分配系数愈小,两液体愈容易混合接触.
答案：C
7． 选择萃取剂将碘水中的碘萃取出来,这中萃取剂应具备的性质是( ). A. 溶于水,且必须易与碘发生化学反应
B. 不溶于水,且比水更容易使碘溶解 C. 不溶于水,且必须比水密度大 D. 不溶于水,且必须比水密度小
N OE
wenku.baidu.comYEb
YEt
Y
* E
dYE YE
式中：YEt─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 YEt＝0。
YEb─苯甲酸在离开塔底萃取相中的质量比组成，kg 苯甲酸／kg 水；
YE─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；
D. 吸收 答案：C
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12． 萃取操作温度一般选_____ A. 常温 B. 高温 C. 低温 D. 不限制 答案：A
六、 参考文献
[1] 天津大学化工原理组. 化工原理.天津：天津科学技术出版社，1989 [2] 冷士良. 化工单元过程及操作. 北京：化学工业出版社，2002 [3] 张金利等. 化工原理实验. 天津：天津大学出版社，2005
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答案：B
8． 在萃取分离达到平衡时溶质在两相中的浓度比称为（） 。
A. 浓度比 B. 萃取率
C. 分配系数 D. 分配比
答案：C
9． 有 4 种萃取剂，对溶质 A 和稀释剂 B 表现出下列特征，则最合适的萃取剂应选择____ A. 同时大量溶解 A 和 B
1．在“实验数据”中，点击 2．点击软件下方的
按钮，记录实验得到的数据。 按钮，在弹出的页面“设备数据及操作条件”中查看如
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图数据 ，在“苯甲酸含量”页 中查看实验数据 ， 如图选中要 生成操作曲线的那行数据，点下方“实验报告”按钮，弹出实验报告。 3．弹出的实验报告中，第一页是设备数据、操作条件以及物性；
kg 苯甲酸 kg 苯甲酸 (m 3 h ） kg 水
三、 实验装置与流程
1．萃取塔实验流程图如下图所示：
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主体设备位号及名称： T101——萃取塔 V101——重相原料罐 V102——轻相原料罐 V103——轻相产品罐 V104——压缩空气缓冲罐 P101——重相泵（水泵） P102——轻相泵（煤油泵） P103——空气压缩机 KV01——V101 罐底出料阀 KV02——V102 罐底出料阀 KV03——V103 罐底出料阀 KV04——水加料阀 KV05——煤油加料阀 2．智能仪表的界面以及使用如下所示：
B. 对 A 和 B 的溶解都很小 C. 对 A 和 B 的溶解都很小 D. 大量溶解 B 少量溶解 A
答案：D
10． 对于同样的萃取相含量，单级萃取所需的溶剂量____ A. 比较小 B. 比较大 C. 不确定 D. 相等
答案：B
11． 将具有热敏性的液体混合物加以分离常采用______方法 A. 蒸馏 B. 蒸发 C. 萃取
答案：D
2． 萃取操作后的富溶剂相,称为（） 。 A. 萃取物 B. 萃余物 C. 滤液
D. 上萃物
答案：B
3． 油脂工业上,最常来提取大豆油,花生油等的沥取装置为（） 。 A. 篮式萃取塔 B. 喷雾萃取塔 C. 孔板萃取塔 D. 填充萃取塔
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答案：A
KV04。 3． 在“实验装置图”中，打开罐 V101 底阀 KV01。 4． 在“仪表面板”中，打开水泵的电源开关，启动水泵 P101。
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5． 在“实验装置图”中，全开水流量调节阀 MV01，以最大流量将重相打入萃取塔。 6． 在“实验装置图”中，当塔内水面快涨到重相入口与轻相出口间的中点时，将水流量调节 到指定值 6L/h（即将 MV01 的开度调节到 20-25 之间） 。 7． 在“仪表面板”中，缓慢改变π形管的位置，使塔内液位稳定在轻相出口以下的位置。 ·引轻相入萃取塔 1． 在“实验装置图”中，打开轻相进料阀 KV05 加料，待轻相液位涨到 75%-90%之间，关闭 KV05。 2． 在“实验装置图”中，打开罐 V102 底阀 KV02。 3． 在“仪表面板”中，打开煤油泵的电源开关，启动煤油泵 P102。 4． 在“实验装置图”中，打开煤油流量调节阀 MV02，将煤油流量调节到 9L/h， （即将 MV02 开度交接至 25-30 之间） 。 ·调整至平衡后取样分析 1． 打开压缩机电源开关 2． 在脉冲频率调节器上设定脉冲频率 3． 待重相轻相流量稳定、萃取塔上罐界面液位稳定后，在组分分析面板上取样分析。 4． 在“组分分析”中，在塔顶重相栏里选择移液管移取的体积，点击分析按钮分析 NaOH 的消耗体积和重相进料中的苯甲酸组成。 5． 在“组分分析”中，在塔底轻相栏里选择移液管移取的体积，点击分析按钮分析 NaOH 的消耗体积和轻相进料中的苯甲酸组成。 6． 在“组分分析”中，在塔底重相栏里选择移液管移取的体积，点击分析按钮分析 NaOH 的消耗体积和萃取相中的苯甲酸组成。 7． 在“组分分析”中，在塔顶轻相栏里选择移液管移取的体积，点击分析按钮分析 NaOH 的消耗体积和萃余相中的苯甲酸组成。 ·生成实验报告并查看
供外加能量，增加液体滞动，强化传质。在普通填料萃取塔内，两相依靠密度差而逆相流动， 相对密度较小，界面湍动程度低，限制了传质速率的进一步提高。为了防止分散相液滴过多 聚结，增加塔内流动的湍动，可采用连续通入或断续通入压缩空气（脉冲方式）向填料塔提 供外加能量，增加液体湍动。当然湍动太厉害，会导致液液两相乳化，难以分离。
——设定键，点击可进入修改状态，用其余三
键修改，再点击返回正常显示。
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——移位键，在修改状态下，可以设定当前修 改的值是通气频率还是断气频率， 当前修改值变闪烁状 态。 ——减数键，在参数状态下，每点一下，可将 当前修改的数值减 1，改变范围 0-10。 ——加数键，在参数状态下，每点一下，可将 当前修改的数值加 1，改变范围 0-10。 ——设定键，点击可进入修改状态，用其余三 键修改，再点击返回正常显示。 ——移位键，在修改状态下，可以设定当前修 改的值是个位、 十位还是百位， 当前修改值变闪烁状态。 ——减数键，在参数状态下，每点一下，可将 当前修改的数值减 1，改变范围 0-9。 ——加数键，在参数状态下，每点一下，可将 当前修改的数值加 1，改变范围 0-9。
4． 萃取液与萃余液的比重差愈大,则萃取效果（） 。 A. 愈好 B. 愈差 C. 不影响 D. 不一定
答案：A
5． 将植物种籽的籽油提取,最经济的方法是（） 。 A. 蒸馏 B. 萃取 C. 压榨 D. 干燥
答案：B
6． 萃取操作的分配系数之影响为（） 。 A. 分配系数愈大,愈节省溶剂 B. 分配系数愈大,愈耗费溶剂
2．萃取塔的分离效率可以用传制单元高度 HOE 和理论级当量高度 he 来表示，影响脉冲填料 萃取塔分离效率的因素主要有：填料的种类、轻重两相的流量以及脉冲强度等。对一定的实 验设备，在两相流量固定条件下，脉冲强度增加，传制单元高度降低，塔的分离能力增加。
3．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，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。 （1） 按萃取相计算的传质单元数 N OE 计算公式为：
（2）按萃取相计算的传质单元高度 H OE
H OE
H N OE
式中：H—萃取塔的有效高度，m；
H OE —按萃取相计算的传质单元高度，m。
（3）按萃取相计算的体积总传质系数
K YE a
S
H OE
式中：S—萃取相中纯溶剂的流量，kg 水/ h；
—萃取塔截面积，m ；
2
K YE a —按萃取相计算的体积总传质系数，