萃取塔实验讲义

实验七液-液萃取塔的操作及其传质单元高度的测定转盘塔是一种外输入能量的液—液萃取设备，具有结构简单、生产能力大、功率小等优点，广泛应用于食物油纯化，核燃料处理、原油净化、维生素净化、废水处理等方面。

一、实验目的1.掌握萃取塔传质单元高度的测定方法，学会分析外加能量对液-液萃取塔传质单元的影响；2.了解引起萃取塔液泛不正常现象出现的原因以及处理方法；3.了解液-液萃取设备的结构和特点。

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溶解度的差异而实现分离的。

但是，萃取单元操作得不到高纯物质，它只是将难以分离的混合液转化为容易分离的混合液，增加了分离设备和途径，导致成本提高。

所以，经济效益是评价萃取单元操作成功于否的标准。

1.萃取和吸收的区别⑴相同之处：两者均是利用混合物中的各组分在某溶剂中溶解度的不同而达到分离的。

吸收是气液接触传质，萃取是液-液接触传质，两者同属相际传质，因此两者的速率表达式和传质推动力的表达式是相同的。

图1. 萃取和吸收的区别⑵不同之处：由于液-液萃取体系的特点，两相的密度比较接近，界面张力较小，所以，能用于强化过程的推动力不大，加上分散的一相，凝聚分层能力不高；而气液吸收两相密度相差很大，界面张力较大，气液两相分离能力很大，由此，对于气液接触效率较高的设备，用于液-液接触效率不一定高。

为了提高液-液相际传质设备的效率，常常需外加能量，如搅拌、脉动、振动等。

另外，为了让分散的液滴凝聚，实现两相的分离，需要有足够的停留时间也即凝聚空间，简称分层分离空间。

2.萃取塔结构特征由于液-液萃取体系的特点，从而使萃取塔的结构发生了根本性变化： ⑴需要适度的外加能量； ⑵需要足够大的分层分离空间。

3.萃取塔的操作特点 ⑴分散相的选择a.容易分散的一相为分散相：在现实操作过程中，很易转相，为了避免此类情况发生，宜选择容易分散的一相为分散相。

化工原理实验—萃取液液萃取塔的操作一、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取塔传质单元高度和通量的影响。

二、基本原理1．液液萃取设备的特点液液相传质和气液相传质均属于相间传质过程。

因此这两类传质过程具有相似之处，但也有相当差别。

在液液系统中，两相间的重度差较小，界面张力也不大，所以从过程进行的流体力学条件看，在液液相的接触过程中，能用于强化过程的惯性力不大，同时已分散的两相，分层分离能力也不高。

因此，对于气液接触效率较高的设备，用于液液接触就显得效率不高。

为了提高液液相传质设备的效率，常常补给能量，如搅拌、脉动、振动等。

为使两相逆流和两相分离，需要分层段，以保证有足够的停留时间，让分散的液相凝聚，实现两相的分离。

2．液液萃取塔的操作(1)分散相的选择在萃取设备中，为了使两相密切接触，其中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。

哪一相作为分散相对设备的操作性能、传质效果有显著的影响。

分散相的选择可通过小试或中试确定，也可根据以下几方面综合考虑：1)为了增加相际接触面积，一般将流量大的一相作为分散相；但如果两相的流量相差很大，并且所选用的萃取设备具有较大的轴向混合现象，此时应将流量小的一相作为分散相，以减小轴向混合。

2)应充分考虑界面张力变化对传质面积的影响，对于dx d>0的系统，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。

在设计液液传质设备时，根据系统性质正确选择作为分散相的液体，可在同样条件下获得较大的相际传质表面积，强化传质过程。

3)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。

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。

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．掌握液 - 液萃取塔的操作； 3．掌握传质单元高度的测量方法，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、实验原理液液相传质和气液相传质均属于相间传质过程。

因此这两类传质过程具有相似之处，但也有相当差别。

在液液系统中，两相间的重量差较小，界面张力也不大，所以从过程进行的流体力学条件看，在液液相的接触过程中，能用于强化过程的惯性力不大，同时已分散的两相，分层分离能力也不高。

因此，对于气液接触效率较高的设备，用于液液接触就显的效率不高。

为了提高液液相传质设备的效率，常常补给能量，如搅拌、脉动、振动等。

为使两相逆流和两相分离，需要分层段，以保证有足够的停留时间，让分散的液相凝聚，实现两相的分离。

在液－液萃取塔的操作过程中，首先要确定哪一相作为分散相，本装置选用煤油（苯甲酸）－水系统，以水作为萃取剂，萃取煤油中的苯甲酸，根据分散相选择的原则选煤油作为分散相为宜，液液的分散借助往复振动的筛板，液滴尺寸的大小不仅关系到相际接触面积，而且影响传质系数和塔的流通量，较小的液滴，其内循环消失，液滴的行为趋势于固体球，传质系数下降，对传质不利。

所以，液滴尺寸对传质的影响必须同时考虑这两方面的因素。

此外，萃取塔内连续相所允许的极限速度（泛点速度）与液滴的运动速度有关，而液滴的运动速度与液滴的尺寸有关，一般较大的液滴，其泛点速度较高。

那么塔的通量较大。

反之则通量较低。

萃取过程一般采用传质单元数和传质单元高度来处理，用传质单元数来表示过程分离程度的难易，用传质单元高度来表示设备传质性能的好坏。

H=H OR· N ORN OR：萃余相为基准的总传质单元数。

H OR：萃余相为基准的总传质单元高度。

H ：萃取塔的有效接触高度。

X ：萃余相中溶解溶质的浓度，以质量分数来表示： X* ：与相应萃取相浓度成平衡的萃余相中的溶质的浓度质量分率。

x*=y E /2.26 y E 的计算： F + S = R + EF ·X f + S ·0 = E ·y E + R ·X R 通常取 F/S=1： 1（质量比） y E ：萃取相的溶质浓度，以质量分率表示。

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OE N 计算公式为：()⎰-=E bE tY Y E E EOE Y Y dY N * 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。

Y Eb ─苯甲酸在离开塔底萃取相中的质量比组成，kg 苯甲酸／kg 水； Y E ─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；Y E *─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。

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。

转盘萃取塔实验化工工艺实验讲义实验二、转盘萃取塔实验一、实验目的1.了解转盘萃取塔的基本结构、操作方法及萃取的工艺流程。

2.观察转盘转速变化时，萃取塔内轻、重两相的流动状况，了解影响萃取操作的主要因素，研究萃取操作条件对萃取过程的影响。

3.掌握萃取塔传质单元数、传质单元高度和萃取率的实验测定原理和方法，分析外加能量对液-液萃取传质单元高度的影响。

二、基本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。

和气(汽)液传质过程类似，液液萃取过程中，要求在萃取设备内两相能密切接触并伴有较高程度的湍动，以实现两相之间的质量传递，而后又能使两相较快地分离。

但由于液液萃取中两相之间的密度差较小，实现两相的密切接触和快速分离要比气液体系困难得多。

为了提高液-液传质设备的效率，常需要采用搅拌、振动、脉动等措施来补加能量;为了使两相分离，设备需要设置分层段，以保证有足够的停留时间让分散的液相凝聚。

使用转盘塔进行液-液萃取操作时，两种液体在塔内作逆流流动，其中一相液体作为分散相，以液滴形式通过另一种连续相液体，两种液相的浓度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，则相界面出现在塔的下端。

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(以字母E表示，本实验中又称连续相、重相)，煤油相为萃余相(以字母R表示，本实验中又称分散相、轻相)。

萃取过程中，苯甲酸部分地从煤油相转移至水相。

考虑到萃取剂水与原溶剂煤油完全不互溶，且苯甲酸在两相中的浓度都很低，可近似认为萃取过程中两相液体的体积流量不发生变化。

操作条件下，以质量比表示的分配系数可取为常数2.26，即相平衡关系为Y=2.26X。

化工工艺实验讲义1. 传质单元数的计算计算萃取塔的塔高时可以采用传质单元法，即以传质单元数和传质单元高度来表征，传质单元数表示分离过程的难易程度，传质单元高度表示设备传质性能的好坏。

实验报告课程名称：过程工程原理实验（甲）Ⅱ成绩：_________________实验名称：萃取塔（脉冲塔）操作及体积传质系数测定同组学生姓名：一、实验目的和要求1.了解转盘萃取塔和脉冲萃取塔的基本结构、操作方法及萃取的工艺流程。

2.观察转盘萃取塔转盘转速变化时或脉冲萃取塔的脉冲强度（脉冲幅度及脉冲频率）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K YV，关联传质单位高度与脉冲萃取过程操作变量的关系。

4.计算萃取率二、实验装置2.1 转盘萃取塔主要设备是转盘萃取塔，塔体是内径为50mm玻璃管，塔顶电机连接转轴，转轴上固定有圆盘，塔壁固定有圆环，圆环与圆盘交错布置，转盘萃取流程图见下图11.原料贮槽（苯甲酸-煤油）2.收集槽（萃余液）3.电机4.控制柜5.转盘萃取塔6.9.转子流量计7.萃取剂贮罐（水）8.10. 输送泵11.排出液（萃取液）管12.转速测定仪A.B.C 取样口图1 转盘萃取实验流程图2.2 脉冲萃取塔主要设备是脉冲萃取塔，塔体是内径为50mm玻璃管，内装不锈钢丝网填料，脉冲萃取流程图见下图21.原料贮槽（苯甲酸-煤油）2.收集槽（萃余液）3.脉冲系统4.控制柜5.填料（脉冲）萃取塔6.9.转子流量计7.萃取剂贮罐（水）8.10 输送泵 11.排出液（萃取液）管 A.B.C 取样口图2 脉冲萃取实验流程图三、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-液萃取操作时，两种液体在塔内作逆流流动，其中一液体作为分散相，以液滴的形式通过另一作为连续相的液体，两种液相浓度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液相的间的分离。

当轻相作为分散相时，相界面出现在塔的上部；反之相界面出现在塔的下端。

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。