萃取塔实验讲义

萃取实验－实验原理填料萃取塔是石油炼制、化学工业和环境保护等部门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与聚合，以使液滴的表面不断更新，还可以减少连续相的轴向混合。

萃取塔的分离效率可以用传质单元高度或理论级当量高度表示。

影响脉冲填料萃取塔分离效率的因素主要有填料的种类、轻重两相的流量及脉冲强度等。

对一定的实验设备（几何尺寸一定，填料一定），在两相流量固定条件下，脉冲强度增加，传质单元高度降低，塔的分离能力增加。

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。

⒈按萃取相计算的传质单元数计算公式为：注意事项⒈必须搞清楚装置上每个设备、部件、阀门、开关的作用和使用方法，然后再进行实验操作。

⒉在操作过程中，要绝对避免塔顶的两相界面在轻相出口以上。

因为这样会导致水相混入油相储槽。

⒊由于分散相和连续相在塔顶、底滞留很大，改变操作条件后，稳定时间一定要足够长，大约要用半小时，否则误差极大。

⒋煤油的实际体积流量并不等于流量计的读数。

需用煤油的实际流量数值时，必须用流量修正公式对流量计的读数进行修正后方可使用。

萃取实验－思考题1. 在萃取塔操作中，重相一定是连续相，轻相一定是分散相吗？2. 在逆流萃取实验中，如果用水作为分散相，煤油作为连续相，则两相的分界面在哪里？3. 在逆流萃取操作中，传质单元数是指分配曲线与操作线之间的梯级数，对吗？4. 在萃取实验装置中，塔底重相通过π型管流出，该π型管可以上下移动，其作用是什么？5. 在用水萃取煤油中苯甲酸的操作中，不同温度下苯甲酸在两相中的平衡浓度已知，为了测取体积总传质系数，需要测取哪些参数？6. 在搅拌萃取塔中，清水从塔顶进入，含苯甲酸的煤油从塔底进入，两相流量固定不变，那么在操作达到稳态后，预测不同转速下的塔顶轻相浓度、塔底重相浓度及Y Eb及K YE a、N OE、H OE值，并加以讨论。

实验名称：萃取实验一、实验目的①了解转盘萃取塔的结构和特点；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取塔传质单元高度和通量的影响。

二、实验器材萃取实验装置三、实验原理萃取是利用原料液中各组分在两个液相中的溶解度不同而使原料液混合物得以分离。

将一定量萃取剂加入原料液中，然后加以搅拌使原料液与萃取剂充分混合，溶质通过相界面由原料液向萃取剂中扩散，所以萃取操作与精馏、吸收等过程一样，也属于两相间的传质过程。

与精馏，吸收过程类似，由于过程的复杂性，萃取过程也被分解为理论级和级效率；或传质单元数和传质单元高度，对于转盘塔，振动塔这类微分接触的萃取塔，一般采用传质单元数和传质单元高度来处理。

传质单元数表示过程分离难易的程度。

对于稀溶液，传质单元数可近似用下式表示：nor?式中 nor------萃余相为基准的总传质单元数；x------萃余相中的溶质的浓度，以摩尔分率表示；x*------与相应萃取浓度成平衡的萃余相中溶质的浓度，以摩尔分率表示。

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：hor?hnorlhor??x1dxx?x*x2 kxa?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,m; kxa------萃余相为基准的总传质系数，kg/(m3?h?△x); l------萃余相的质量流量，kg/h;?------塔的截面积,m2;已知塔高度h和传质单元数nor可由上式取得hor的数值。

hor反映萃取设备传质性能的好坏，hor越大，设备效率越低。

影响萃取设备传质性能hor的因素很多，主要有设备结构因素，两相物质性因素，操作因素以及外加能量的形式和大小。

图-1 转盘萃取塔流程1、萃取塔2、轻相料液罐3、轻相采出罐4、水相贮罐5、轻相泵6、水泵1、流程说明：本实验以水为萃取剂，从煤油中萃取苯甲酸。

化工原理实验实验名称：萃取实验 实验目的：1、 了解转盘萃取塔德结构和特点。

2、 掌握液——液萃取塔德操作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取塔传质单元高度和通量的影响。

实验原理：萃取是利用原料液中各组分在两个液相中的溶解度不同而使原料液混合物得以分离。

将一定量萃取剂加入原料液中，然后加以搅拌使原料液与萃取剂充分混合，溶质通过相界面由原料液向萃取剂中扩散，所以萃取操作与精馏、吸收等过程一样，也属于两相间的传质过程。

与精馏，吸收过程类似，由于过程的复杂性，萃取过程也被分解为理论级和级效率；或传质单元数和传质单元高度，对于转盘塔，振动塔这类微分接触的萃取塔，一般采用传质单元数和传质单元高度来处理。

传质单元数表示过程分离难易的程度。

对于稀溶液，传质单元数可近似用下式表示： ⎰-=12*x x OR xx dxN 式中，OR N ——萃余相为基准的总传质单元数X ——萃余相中的溶质的浓度，以质量分率表示*x ——与相应萃取浓度成平衡的萃余相中溶质的浓度，以质量分率表示 1x 、2x ——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： OROR N HH =Ω=OR x H L a K式中，OR H ——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，ma x K ——萃余相为基准的总传质系数，kg/(x h m ∆⋅⋅3)L ——萃余相的质量流量，kg/h Ω——塔的截面积，2m已知塔高度H 和传质单元数OR N 可由上式取得OR H 的数值。

OR H 反映萃取设备传质性能的好坏，OR H 越大，设备效率越低。

影响萃取设备传质性能OR H 的因素很多，主要有设备结构因素，两相物质性因素，操作因素以及外加能量的形式和大小。

1、萃取塔2、轻相料液罐3、轻相采出罐4、水相贮罐5、轻相泵6、水泵图1 转盘萃取塔流程本实验以水为萃取剂，从煤油中萃取苯甲酸。

实验九液－液萃取实验一、实验内容通过以水为萃取剂，萃取煤油中的苯甲酸，掌握传质单元高度的测定原理和方法。

二、实验目的⒈了解液－液萃取设备的一般结构和特点。

⒉熟悉液－液萃取操作的工艺流程，掌握液－液萃取装置的操作方法。

⒊学习和掌握液－液萃取塔传质单元数，传质单元高度及体积总传质系数的测定方法，分析外加能量对液－液萃取塔传质单元高度和通量的影响。

三、实验基本原理液液萃取（简称萃取）是以液体混合物分离为目的的常用化工单元操作，在石油炼制、化学工业和环境保护等部门有着广泛的应用，是除蒸馏以外最为常用的分离液体混合物用的单元操。

它是利用液体各组分在溶剂中溶解度的不同而进行液体混合物的分离，其基本过程如图9-1所示。

原料液中含有溶质A和溶剂B，为使A与B尽可能地分离，需选择一种溶剂，称为萃取剂S，要求它对A的溶解能力要大，而与原溶剂（稀释剂）B的相互溶解度愈小愈好。

萃取的第一步是使原料液与萃取剂在混合器中保持密切接触，溶质A将通过两液相间的界面由原料液向萃取剂中传递；在充分接触、传质之后，第二步是使两液相在分层器中因密度的差异而分为两层。

一层以萃取剂S为主，并溶有较多的溶质，称为萃取相；另一层以原溶剂B为主，还含有未被萃取完的部分溶质，称为萃余相。

若溶剂S和B为部分互溶，则萃取相中还含有B，萃余相中亦含有S。

当萃取相和萃余相达到相平衡时，则称上图中的设备为一个理论级。

萃取相和萃余相都是均相混合液，为了得到产品A，并回收溶剂S供循环使用，还需对它们作进一步的分离，通常是应用蒸馏；当溶质很难挥发时，也可采用蒸发。

由上可知，为了分离液体混合物，萃取的过程比蒸馏要复杂，但在遇到以下情况时，直接用蒸馏却不一定经济合理。

①当溶质A 的浓度很稀，特别是溶剂B 为易挥发组分时，以蒸馏法回收A 的单位热耗甚大。

这时可用萃取先将A 富集在萃取相，然后对萃取相进行蒸馏，因而使耗热量显著降低。

②当溶液是恒沸混合物或所需分离的组分沸点相近时，一般的蒸馏方法不适用。

一、实验目的1. 理解萃取塔的基本结构和工作原理。

2. 掌握萃取塔的操作方法和注意事项。

3. 研究不同操作条件对萃取效果的影响。

4. 测定萃取塔的传质系数和传质效率。

二、实验原理萃取塔是一种用于混合物分离的设备，其原理是利用两种互不相溶的溶剂之间的溶解度差异，将混合物中的组分分离。

在萃取塔中，一种溶剂（称为萃取剂）与混合物接触，使混合物中的某一组分转移到萃取剂中，从而达到分离的目的。

三、实验仪器与药品1. 实验仪器：萃取塔、冷凝器、加热器、温度计、流量计、分液漏斗、烧杯、量筒等。

2. 实验药品：有机溶剂、混合物（如苯和甲苯）、萃取剂等。

四、实验步骤1. 将混合物加入萃取塔中，并设定萃取塔的初始温度和压力。

2. 打开加热器，使萃取塔内的温度和压力达到实验要求。

3. 调节萃取剂流量，观察萃取塔内两相的流动状况。

4. 记录萃取塔内两相的温度、压力、流量等参数。

5. 观察并记录萃取塔内两相的颜色变化和分层情况。

6. 根据实验数据，计算萃取塔的传质系数和传质效率。

7. 改变萃取塔的操作条件（如温度、压力、萃取剂流量等），重复实验步骤，观察萃取效果的变化。

五、实验结果与分析1. 萃取塔内两相的流动状况：在实验过程中，观察到萃取塔内两相的流动状况与萃取剂流量和温度有关。

当萃取剂流量较大、温度较高时，两相流动较为剧烈；反之，两相流动较为缓慢。

2. 萃取塔内两相的颜色变化和分层情况：在实验过程中，观察到萃取剂与混合物接触后，混合物中的某一组分会转移到萃取剂中，导致萃取剂的颜色发生变化。

同时，两相在萃取塔内分层，有机相（萃取剂）在上层，水相在下层。

3. 萃取塔的传质系数和传质效率：根据实验数据，计算得出萃取塔的传质系数和传质效率。

结果表明，随着萃取剂流量和温度的升高，传质系数和传质效率均有所提高。

4. 不同操作条件对萃取效果的影响：改变萃取塔的操作条件（如温度、压力、萃取剂流量等），观察萃取效果的变化。

实验结果表明，在一定的操作条件下，提高萃取剂流量和温度可以提高萃取效果。

一、实验目的1. 了解萃取塔的结构和工作原理。

2. 掌握萃取塔传质系数的测定方法。

3. 分析影响萃取塔传质效率的因素。

4. 通过实验，验证理论计算结果。

二、实验原理萃取塔是一种用于液液萃取的设备，其工作原理是利用两种不相溶的液体（即萃取剂和被萃取物）在萃取塔内进行接触，使被萃取物在萃取剂中的溶解度与在原液中的溶解度不同，从而实现被萃取物的分离。

萃取塔传质系数是描述萃取塔传质效率的重要参数，其计算公式为：K = (C_{A2} - C_{A1}) / (C_{A2} - C_{A0})其中，K为传质系数，C_{A1}为进料中组分的浓度，C_{A2}为出口组分的浓度，C_{A0}为理论平衡浓度。

三、实验器材与药品1. 萃取塔（转盘塔）一台2. 热电偶温度计一套3. 阀门、流量计、压力表等4. 被萃取物（苯甲酸）溶液5. 萃取剂（水）溶液6. 精密天平7. 计时器四、实验步骤1. 装置准备：将萃取塔安装在实验台上，连接好热电偶温度计、阀门、流量计、压力表等。

2. 调节流量：调节阀门，使萃取剂和被萃取物的流量符合实验要求。

3. 加热：开启加热装置，使萃取塔内温度达到设定值。

4. 调节转速：根据实验要求，调节转盘塔的转速。

5. 记录数据：记录萃取塔进出口组分的浓度、温度、压力等数据。

6. 改变实验条件：改变萃取剂、被萃取物浓度、流量、转速等条件，重复步骤4-5，记录数据。

7. 数据处理：根据实验数据，计算传质系数K，分析影响萃取塔传质效率的因素。

五、实验结果与分析1. 传质系数K的计算结果如表1所示。

表1 传质系数K的计算结果实验条件 | 传质系数K（m/h）--------|----------------条件1 | 0.856条件2 | 0.678条件3 | 0.945条件4 | 0.7522. 分析影响萃取塔传质效率的因素：（1）萃取剂和被萃取物浓度：随着浓度的增加，传质系数K先增大后减小，当浓度达到一定值时，传质系数K达到最大值。

萃取塔操作实验报告1. 引言萃取塔是一种常用的化学分离设备，广泛应用于化工、制药等领域。

本实验旨在通过操作萃取塔，了解其原理和操作方法，以及熟悉实验中常用的底流、顶流等概念。

2. 实验原理萃取塔是利用两种相互不溶的液体进行物质分离的装置。

在萃取塔中，原料液与萃取剂经过接触和混合，通过向上流动，完成物质的转移和分离。

萃取过程中，顶部的液体称为顶流，底部的液体称为底流。

在实验中，通过调整进料流量、萃取剂流量和回流比等参数，可以实现不同组分的分离和提纯。

3. 实验步骤3.1 实验装置实验装置由萃取塔、进料泵、萃取剂泵、废液回流泵、冷凝器和收集瓶等组成。

萃取塔内填充有填料，以增加塔内表面积，促进液体的接触和混合。

3.2 实验操作1. 根据实验要求，将待处理的原料液注入进料泵，并调控进料流量。

2. 启动进料泵，并观察原料液顺利进入萃取塔。

3. 调节萃取剂泵的流量，使萃取剂与原料液充分混合。

4. 根据实验要求，调节冷凝器的温度以控制顶流的组分。

5. 实验过程中，观察顶流和底流的颜色、透明度等变化，并定时取样分析。

6. 根据实验要求，调节废液回流泵的流量。

4. 结果及分析实验中，我们使用了两种具有不同极性的液体作为萃取剂和原料液。

实验过程中，顶流和底流的颜色、透明度和溶解度发生了明显的变化。

通过取样分析，我们发现顶流中的目标物质浓度明显增加，而底流中的杂质浓度明显降低。

这说明在萃取过程中，萃取剂的选择和流量控制对分离效果有重要影响。

通过调节废液回流泵的流量，我们可以控制底流的回流比例，进一步提高分离效果。

实验结果表明，适当增加回流比可以提高分离效率，但过大的回流比会导致塔内液位异常。

5. 实验总结本次实验通过操作萃取塔，深入了解了其原理和操作方法，并熟悉了实验中常用的底流、顶流等概念。

在实验过程中，我们发现萃取剂的选择和流量控制对分离效果起到重要作用。

通过调节废液回流泵的流量，我们可以进一步提高分离效果，但需注意控制回流比例。

一、实验目的1. 理解化工萃取塔的工作原理和操作方法。

2. 掌握萃取塔的设计与计算方法。

3. 通过实验，观察萃取塔内气液两相的流动状况，研究萃取操作条件对萃取过程的影响。

4. 测量萃取塔的传质性能，计算体积传质系数，关联传质单元高度与操作变量的关系。

二、实验原理萃取是一种利用混合物中各个组分在外加溶剂中的溶解度差异，实现组分分离的单元操作。

化工萃取塔是工业生产中常用的萃取设备，通过在塔内进行气液两相的充分接触，实现相间传质，从而达到分离目的。

萃取塔的工作原理主要基于以下公式：\[ \frac{dC_{A1}}{dx} = \frac{K_{yA} (C_{yA2} - C_{yA1})}{1 + K_{yA}C_{yA1}} \]其中，\(C_{A1}\) 为进料中组分A的浓度，\(C_{A2}\ 为流出物中组分A的浓度，\(K_{yA}\) 为组分A的平衡传质系数。

三、实验器材与药品1. 化工萃取塔：填料萃取塔或转盘萃取塔。

2. 气源：氮气或空气。

3. 液体：待萃取物、萃取剂。

4. 流量计：气体流量计、液体流量计。

5. 温度计：气体温度计、液体温度计。

6. 压力计：气体压力计、液体压力计。

7. 计算器。

四、实验步骤1. 将待萃取物和萃取剂分别加入萃取塔的进料和萃取剂入口。

2. 开启气源，调节气体流量，使气体从塔底进入，从塔顶排出。

3. 观察塔内气液两相的流动状况，记录气体和液体的流量、温度、压力等参数。

4. 改变操作条件（如气体流量、液体流量、温度、压力等），观察萃取塔内气液两相的流动状况和组分A的浓度变化。

5. 测量萃取塔的传质性能，计算体积传质系数，关联传质单元高度与操作变量的关系。

五、实验现象1. 萃取塔内气液两相充分接触，实现相间传质。

2. 改变操作条件，塔内气液两相的流动状况和组分A的浓度发生变化。

3. 萃取塔的传质性能与操作条件有关，通过实验可确定最佳操作条件。

六、实验结果与分析1. 通过实验，观察到在一定的操作条件下，萃取塔内气液两相充分接触，实现了组分A的分离。