萃取塔实验讲义.docxVIP

萃取塔实验讲义 萃取塔实验讲义 萃取塔实验讲义 一、 实验目的 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。 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： *?Y -Y E E Y E t 式中：Y Et ─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Y Et ＝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； YE ─与苯甲酸在塔内某一高度处萃余相组成X R 成平衡的萃取相中的质量比 组成，kg 苯甲酸／kg 水。 用Y E ─X R 图上的分配曲线(平衡曲线) 与操作线可求得 -Y E 关系。再进行图解积* （Y E -Y E ） 分或用辛普森积分可求得N OE 。 （2）按萃取相计算的传质单元高度H OE H 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 =式中：S —萃取相中纯溶剂的流量，kg 水/ h； Ω—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， (m 3?h ?） S H OE ?Ω 三、 实验装置与流程 1．萃取塔实验流程图如下图所示： 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： 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 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。 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