液―液萃取塔的操作及传质单元高度的测定实验教材课程

H OR
H NOR
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。
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1．萃取计算： 萃取传质单元高度：
传质单元数：
H OR
H NOR
NOR
xF xR xm
传质平均推动力：
xm
(xF
xE K
)
(xR
ln
xF
xE K
xS K
)
(xR
xS K
)
其中xE可由：qm水·（xE－xS）＝qm煤油·（xF－xR），且xS＝0 求得 萃取效率:
1．常数：
水密度：1000Kg.m-3 ；煤油密度：800Kg.m-3 ；
气压：101.3KPa
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实验步骤
1．打开重相（水）流量计，使塔体内充满连续相水，再 开启分散相煤油，按照体积流量1：1的要求将两相流量 计调节至刻度，建议水流量4L/h（5L/h）,煤油=？？
2．开启调速器，使筛板上下慢速振动，再30V~90V范 围内适当布点，分别改变4次电压。
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3．萃取塔的操作
萃取塔开车时，应首先将连续相注满塔中，然 后开启分散相。分散相必须经凝聚后才能自塔内 排出。因此当轻相作为分散相时，应使分散相不 断在塔顶分层段凝聚，当两相界面维持适当高度 后，再开启分散相出口的阀门，并依靠重相出口 的II形管自动调节界面高度。当重相作为分散相 时，则分散相不断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。
权衡利弊两方面的因素，外界能量应适度，对于 某一具体萃取过程，一般应通过实验寻找合适的 能量输入量。
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液泛
在连续逆流萃取操作中，萃取塔的通量 （单位时间内的通过量）取决于连续相的 流速，其上限为最小的分散相液滴处于相 对静止状态时的连续相速度。这时塔刚处 于液泛点（即为液泛速度）。
在实验操作中，连续相的流速应在液泛速 度以下。
萃取过程的条件： 1． 两个接触的液相完全不互溶或部分互溶； 2． 溶剂S对A和B的溶解能力不一样，溶剂具有选择性
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萃取与吸收的比较
相同点: 1)添加物系S 2)溶解度的差异
不同点: 1)吸收有惰性组分,萃取各部分都有一定溶解度 2)吸收气液系统,密度差大,液液系统密度差小，需 要外加能量
2
KG
1
1 kA
kc kD
C．借助外加能量，如转盘塔，振动塔，脉动塔，离心萃取器等。
液滴的尺寸除与物性有关外，主要决定于外加能量的大小。
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外加能量的问题
液液传质设备引入外界能量促进液体分散。改善 两相流动条件，这些均有利于传质，从而提高萃 取效率，降低萃取过程的传质单元高度，但应该 注意，过度的外加能量将大大增加设备内的轴向 混合，减小过程的推动力。此外过度分散的液滴， 滴内内循环将消失。这些均是外加能量带来的不 利因素。
%xF xR10% 0
xF
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振动筛板塔实验装置示意图及流程
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转盘塔实验装置示意图及流程
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实验数据记录及数据处理
(一). 设备参数：
填料塔直径D： ；塔有效高度H： mm；电压（转速）：
(二). 操作参数：
F / S =1:1 ；相平衡常数：K = 2.25 ；
(三).原始数据记录：
a. 为了增加相际接触面积，一般将流量大的一相作为分散相； b. 应充分考虑界面张力变化对传质面积的影响，对于正系统，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时，液滴 的稳定性较差，容易破碎，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。 c. 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筛板的一相作为分散相。 d. 分散相液滴在连续相中的沉降速度，与连续相的粘度有很大关系。为了减 小塔径，提高二相分离的效果，应将粘度大的一相作为分散相。 e. 此外，从成本、安全考虑，应将成本高的，易燃、易爆物料作为分散相。
取塔传质单元高度的影响。 实验内容 1．以水萃取煤油中的苯甲酸为萃取物系，选用萃取剂与料液体
积比为1:1，以煤油为分散相，水为连续相，进行萃取过程的操 作。 2．测定不同振动频率或不同振幅（转速）下的萃取效率（传质 单元高度）。
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液一液萃取塔的操作
1．分散相的选择：一相充满设备中的主要空间，并呈连续流动，称为连续 相；另一相以液滴的形式，分散在连续相中，称为分散相。
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液一液萃取塔的操作
2．液滴的分散
萃取塔内的相际传质面积取决于塔内分散相的滞留量和液滴的尺寸。
a 6 D dp
较小的液滴，固然相际接触面积较大，有利于传质；但是过小的液滴，其 内循环消失，液滴的行为趋于固体球，传质系数下降，对传质不利。
液滴的分散可以通过以下几个途径实现： A．借助喷嘴或孔板，如喷洒塔和筛孔塔。 B．借助塔内的填料，如填料塔。
萃取原理
液液萃取：利用液体混合物各组分在溶剂中溶解度的差异 实现分离
混合物A+B，即先选择一种适宜的溶剂（称为萃取剂） 用S表示，S对混合物中A有显著的溶解能力，而对B是不 互溶或部分互溶
易溶组分A叫溶质 不溶组分B叫稀释剂 “S+部分A(B)”叫萃取相，用E表示， “B+部分A(S)”叫萃余相，用R表示。
3．待分散相在塔顶分断层凝聚一定厚度的液体后，通过 连续相出口的II型管，将两相界面调节至适当高度
4.在某一电压(转速)下维持重轻两相界面某一高度，约20 min后，取萃余相约40 mL分析滴定XR
微分接触和级式接触萃取设备
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液―液萃取塔类型
振动筛板塔 将筛板连成串，由装于塔顶 上方的机械装置带动，在垂 直方向作往复运动，借此搅 动液流，起着搅拌作用。
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液―液萃取塔的操作及传质单元高 度的测定实验
实验目的 1．了解液―液萃取设备的结构和特点 2．掌握液―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
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萃取塔的传质单元高度
H H O.N RO RH O.N EOE
NOR
x1 x2
dx xx*
传质单元数表示过程分离难易的程度
式中 NOR 萃余相为基准的总传质单元数； x 萃余相中溶质的浓度； x* 与相应萃取相浓度成平衡的萃余相中溶质的浓度；
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：