实验报告：脉冲塔萃取.doc

装订线实验报告课程名称:过程工程控制甲(Ⅱ)实验同组实验者:指导老师:成绩实验名称:脉冲塔萃取操作及体积传质系数测定装订线了解脉冲萃取实验装置及萃取操作。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。进行液-液萃取时,两种液体在塔内作逆流流动,其中一种液体作为分散相,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夜相间的分离。当轻相作为分散相时,相界面出现在塔的上端;反之,当重相作为分散相时,则相界面在塔的下端。名称符号流量单位组成符号原料液FKg/SxF或XF萃余相RKg/SxR或XR萃取剂SKg/Sys或Ys萃取相EKg/SyE或YE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:————————————————(1)由上式得:其中: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:——————————————(2)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:————————————————————(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:—————————————————(4)在塔的下部是:—————————————————(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:———————————————(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:———————————————————(7)式中:——单位相接触面积的传质系数,;——相接触表面积,。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能够表示为:———————————————————(8)式中:——相接触比表面积,;——萃取塔有效操作段体积,;——萃取塔横截面积,;——萃取塔操作部分高度,。这时,—————————————————(9)式中:——体积传质系数,。根据(2)、(7)、(8)和(9)式,可得———————————————(10)在该方程中:,称为传质单元高度;,称为总传质单元数。、、是表征质量交换过程特性的,、越大,越小,则萃取过程进行的越快。—————————————————(11)η————————————————(12)或———————(13)(1)第一溶剂B的质量流量——————————————(14)式中:——料液的体积流量,;——料液的密度,;——料液中A的含量,。由比重计测量而得。由下式计算:—————————————(15)式中:——转子流量计读数,或;——转子密度,;——20℃时水的密度,。————————————————(16)(2)萃取剂S的质量流量因为萃取剂为水,所以————————————————(17)(3)原料液及萃余液的组成、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、萃余相组成和萃取相组成,即苯甲酸的质量分率,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V1ml,加指示剂1-2滴,用浓度为Nb的KOH溶液滴定至终点,如用去KOH溶液V2ml,则试样中苯甲酸的摩尔浓度Na为:—————————————————(18)则—————————————————(19)式中:——溶质A的分子量,,本实验中苯甲酸的分子量为122;——溶液密度,。亦用同样的方法测定:——————————————————(20)式中:——————————————————(21)其中:、——分别为试样的体积数与滴定所耗的KOH溶液的体积数。操作方法和实验步骤。,取原料液10ml用于酸碱滴定测定原料中苯甲酸含量。另取3/4试管的原料液测定比重,测定完成的原料液可倒回原料槽中。,使油、水相分界面控制在萃取剂与萃余液出口之间,并保持在此期间萃取剂和原料液的流量基本不变。,取萃余液10ml用于酸碱滴定测定萃取后的