化工原理实验教材(08、09)(新)

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1、实验五 填料吸收塔的操作及其 Kya 的测定一、实验目的1、了解填料吸收塔的结构与流程，学习吸收的操作。2、了解填料塔的流体力学性能。3、学习填料吸收塔传质能力和传质效率的测定方法。二、实验原理吸收是分离混合气体时利用混合气体中某组分在吸收剂中的溶解度不同而达到分离的一种方法。不同的组分在不同的吸收剂，不同的吸收温度，不同的液气比，不同的吸收剂进口浓度，吸收速率是不同的。所选用的吸收剂对某组分具有选择性吸收。吸收总传质系数的测定传质速率式： NA=KyaHYm (1)物料衡算式： G 空 (Y1-Y2)=L(X1-X2) (2) 相平衡式： Y=mX (3)(1)和(2)式联立得： Kya=

2、(4)m21YH空由于实验物系是清水吸收丙酮，惰性气体为空气，气体进口中丙酮浓度 y110%,属于高浓度气体吸收，所以：Y1= ； Y2= ；1y21yG 空 装有测空气的流量计；V 填 与塔结构和填料层高度有关；其中： (5)211ln)()(mXYm； ；02X)(11LG空L装有测吸收剂的流量计；m在吸收剂进塔与出塔处装有测液体的温度计，吸收温度 （m=0.5855e 0.0518t）将以上测量仪表与吸收塔，液体高位槽，管道加热器，丙酮鼓泡器，压力定值器，空气压缩机以及阀门管件等一起，组建成以下实验装置流程图。三、实验内容1、观察流体在填料吸收塔的操作情况。2出进 tt 2、测量空气流量

3、固定，吸收剂的流量改变时的吸收总传质系数和吸收率。3、测量吸收剂流量固定，空气的流量改变时的吸收总传质系数和吸收率。四、实验装置流程图五、实验步骤1 熟悉实验装置及流程。2 启动空气压缩机。3 往吸收剂罐中加水，然后打开吸收剂（自来水）转子流量计至刻度为 4L/h。4 调节压力定值器至刻度为 0.02Mpa，然后调节空气流量 1 至刻度为 400 L/h。5 调节液封装置中的调节阀使吸收塔塔底液位处于气体进口处以下的某一固定高度。6 待稳定 5 min 后，分别对气体进、出口 y1、y 2取样分析（取样针筒应在取样分析前用待测气体洗 3次，取样量近 90ml） 。7 取完样后，改变吸收剂转子流

4、量计至刻度为 6 L/h（此时空气的流量仍为 400 L/h） ，待稳定 5 min后，分别对气体进、出口 y1、y 2取样分析。8 取完样后，再将吸收剂计量流量计固定至刻度为 6 L/h，改变调节空气计量流量计至刻度为600L/h，待稳定 5 min 后，分别对气体进、出口 y1、y 2取样分析。9 当常温吸收实验数据测定完后，保持第 8 步的各流量值不变，将吸收剂进口加热温度开关打开，待进、出口温度显示均不变时，取样分析。10. 取完样后，关闭空气流量 1，5min 后关闭吸收剂（自来水）转子流量计、空气压缩机。11. 整理实验室，将装置复原，由实验老师检查完后，方可离开实验室。六实验报告

5、实验结果部分的要求1、记录装置常数:装置号（ ） ，塔径：（ ）mm，填料类型：（ ） ，室温：（ ） 。2、对实验数据进行处理。七、思考题1、塔底排出液体的管道有什么特点？为什么要这样？2、吸收系数与喷淋密度有关吗？3、影响吸收系数的主要因素有哪些？实验六 板式精馏塔的操作及其性能评定一、实验目的1、了解板式塔的结构及精馏流程2、理论联系实际，掌握精馏塔的操作3、观察塔板上汽、液两相的流动状态。二、实验原理塔釜加热，液体沸腾，在塔内产生上升蒸汽，上升蒸汽与沸腾液体有着不同的组成，这种不同组成来自轻重组份间有不同的挥发度，由此塔顶冷凝，只需要部分回流即可达到塔顶轻组份增浓和塔底重组份提浓的目的

6、。部分凝液作为轻组份较浓的塔顶产品，部分凝液作为回流，形成塔内下降液流，下降液流的浓度自塔顶而下逐步下降，至塔底浓度合格后，连续或间歇地自塔釜排出部分釜液作为重组份较浓的塔底产品。在塔中部适当位置加入待分离料液，加料液中轻组份浓度与塔截面下降液流浓度最接近，该处即为加料的适当位置。因此，加料液中轻组分浓度愈高，加料位置也愈高，加料位置将塔分成上下二个塔段，上段为精馏段，下段为提馏段。在精馏段中上升蒸汽与回流之间进行物质传递，使上升蒸汽中轻组份不断增浓，至塔顶达到要求浓度。在提馏段中，下降液流与上升蒸汽间的物质传递使下降液流中的轻组份转入汽相，重组份则转入液相，下降液流中重组份浓度不断增浓，至塔

7、底达到要求浓度。全回流下测全塔效率有二个目的。一是在尽可能短的时间内在塔内各塔板，至上而下建立浓度分布，从而使未达平衡的不合格产品全部回入塔内直至塔顶塔底产品浓度合格，并维持若干时间后为部分回流提供质量保证。二是由于全回流下的全塔效率和部分回流下的全塔效率相差不大，在工程处理时，可以用全回流下的全塔效率代替部分回流下的全塔效率，全回流时精馏段和提馏段操作线重合，气液两相间的传质具有最大的推动力，操作变量只有 1 个，即塔釜加热量，所测定的全塔效率比较准确地反映了该精馏塔的最佳性能，对应的塔顶或塔底浓度即为该塔的极限浓度。全塔效率的定义式如下：N1T式中： NT全回流下的理论板数；N精馏塔实际板

8、数。采用乙醇水物系，全回流操作测全塔效率；在一定加热量下，全回流操作稳定后塔顶塔底同时取样分析，得 xD、x W，用作图法求理论板数。 （ ，54.387609.0817.2 DDDxxx）4592.0179.063. WW 图 1 精馏原理图三、实验内容采用乙醇水系统测定精馏塔全塔效率。进行部分回流操作。四、实验装置图五、 实验塔性能评定时的操作要点1. 熟悉实验装置及流程。2. 在原料罐中配制 15v%的乙醇水溶液 2500ml。3. 启动加料泵，将配制好的乙醇水溶液打入塔中，至塔釜液位近液位计 2/3 处时，停止加料。4. 打开塔顶冷凝器进水阀（不要开太大） 。5. 开启加热电源，使电压

9、逐步增大（此时是塔釜加热，塔顶冷凝，不加料，不出产品） 。6. 待塔内建立起稳定的浓度分布后， （回流流量计浮子浮起来达 10min 之久后） ，同时取样分析塔顶xD与塔釜 xW。由该二组成可作图得到该塔的理论板数并与实际板数相除得到全塔效率。7. 待取完样后进行部分回流操作（此时是塔釜加热，塔顶冷凝，加料泵加料，同时有产品、有回流） 。8. 实验完毕后，将实验装置复原，由实验老师检查完后，方可离开实验室。9.六、实验报告实验结果部分的要求1、记录装置常数:装置号（ ） ，塔板数：15，塔径：50mm，板间距：100mm，开孔率：3.8%，室温：（） 。2、用图解法得到全回流的理论塔板数，计算

10、全塔效率。3、对实验数据进行分析。七、思考题1、在本实验中，如果存在不凝性气体将会发生什么变化？应采取什么措施？2、如何判定实验过程已趋于稳定可以取样？3、塔板上气、液两相流动的特点是什么？ 常压下乙醇-水的气-液平衡数据（精馏实验使用数据）液相中乙醇的摩尔分率（X）气相中乙醇的摩尔分率（Y）液相中乙醇的摩尔分率（X）气相中乙醇的摩尔分率（Y）0.0 0.0 0.45 0.6350.01 0.11 0.50 0.6570.02 0.175 0.55 0.6780.04 0.273 0.60 0.6980.06 0.340 0.65 0.7250.08 0.392 0.70 0.7550.10

11、0.430 0.75 0.7850.14 0.482 0.80 0.8200.18 0.513 0.85 0.8550.20 0.525 0.894 0.8940.25 0.551 0.90 0.8980.30 0.575 0.9420.35 0.595 1.0 1.00.40 0.614实验七 液液萃取实验一、实验目的1、了解液液萃取设备的结构和特点；2、学习液液萃取塔的操作；3、学习液液萃取时传质单元高度的实验测定方法。 二、实验原理萃取是分离混合液体的一种方法，它是一种弥补精馏操作无法实现分离的方法之一，特别适用于稀有分散昂贵金属的冶炼和高沸点多组分分离，它是依据液体混合物各组分在溶剂中

12、溶解度的差异而实现分离的。本实验以水为萃取剂，从煤油中萃取苯甲酸；水相为萃取相（用 E 表示，又称为连续相、重相） ，煤油相称为萃余相（用 R 表示，又称为分散相、轻相）。在萃取过程中苯甲酸从萃余相转移至萃取相；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，可以认为在萃取过程中两相液体的体积流量不发生变化。转盘式萃取塔是一种有外加能量的萃取设备。在塔的内壁上，自上而下装设一组等距离的固定环，塔的轴线上装有转轴，转轴上固定有一组转盘，每个转盘都位于两相邻固定环的正中间。操作时，转轴由电机驱动，带动转盘旋转，使两液相也随之转动。在萃取过程中由于转盘的转动，增加了分散相的分散程度，促进了

13、相际接触表面的更新与扩大；隔板的作用是限制纵向搅拌，防止由于纵向返混而降低传质推动力，以保证萃取效率的提高。影响转盘式萃取塔分离效率的因素主要有转轴的转速、轻重两相的流量及转盘塔的结构（例如转盘的直径、固定环的间距及开孔直径等） 。萃取塔的分离效率可以用传质单元数、传质单元高度或传质效率表示。传质单元数和传质单元高度的计算（按萃余相）：1、浓度的计算滴定结果的计算 NaOHCV待 测 待 测将以上计算结果的单位换算成重量比 (/)FMx kgL苯 甲 酸油其 中 ： 苯 甲 酸 在 进 入 塔 底 的 原 料 液 的 组 成 苯 甲 酸 煤 油(/)RCx k苯 甲 酸油其 中 ： 苯 甲 酸

14、 在 萃 余 相 中 的 组 成 苯 甲 酸 煤 油2、油的流量计需校核既换算（例如：当油流量计显示读数为 20L/h 时，实际流量换算如下）3 3(107928022.6/880/ /.6.14/ffG LhkgmkgmGkg水 油水 读 数油 实 际 油 水油 转 子 )油 油 油 实 际其 中 ： ；油 的 质 量 流 率 为 ：3、传质单元数 和传质单元高度 的计算ORNORH0EFxxG水油 (/)REx kgL油 水其 中 ： 苯 甲 酸 在 塔 内 某 一 高 度 处 萃 取 相 中 的 组 成 苯 甲 酸 水(2.) (/)EFkx kg其 中 ： 与 塔 内 某 一 高 度

15、处 萃 取 相 平 衡 的 萃 余 相 中 苯 甲 酸 的 组 成 苯 甲 酸 煤 油0)lnFRmFx（ ） （mRxKaGH油H=HORNOR FRORmNxRORGHKa油 (%)FxL三、实验内容1、以水为连续相，煤油为分散相，进行萃取的操作；观察转轴转速发生变化时塔内的流动状态。2、 、固定两相流量，在液泛转速以下测定萃取塔的传质单元数 、传质单元高度 和ORNORH传质效率 。四、实验流程 1、实验装置（2 套）本实验装置如图所示，主要由玻璃萃取塔、送料泵、配料贮罐、萃余液（轻相出口）贮罐、转子流量计及一些管道、阀门等组成。2、实验流程重相水经由阀门 2 控制，经重相转子流量计从萃取塔的上部进入，与轻相进行传质后，然后经分界面控制阀流出。配料槽里的原料液经送料泵加压，由阀门 1 控制，经轻相转子流量从萃取塔的下部进入，与重相进行传质后，由塔的上部流出，进