脉冲萃取塔

实验7脉冲填料萃取塔实验一、实验目的⒈了解脉冲填料萃取塔的结构。

⒉掌握脉冲填料萃取塔性能的测定方法。

⒊了解填料萃取塔传质效率的强化方法。

二、实验内容观察有无脉冲时塔内液滴变化情况和流动状态；固定两相流量，测定有无脉冲时萃取塔的传质单元数、传质单元高度及总传质系数。

三、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：（8-1）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。

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。

再进行图解积分或用辛普森积分可求得N OE。

⒉按萃取相计算的传质单元高度（8-2）式中：H—萃取塔的有效高度，m；—按萃取相计算的传质单元高度，m。

课程名称： 过程工程原理实验 指导老师： 成绩：______________ _ __ 实验名称： 脉冲塔萃取实验 实验类型 同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求1、了解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K YV ，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。

1、萃取的物料衡算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 （X R ，Y S ）和点Q （X F ，Y E ）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：RSR F S E X X Y Y X X Y Y --=-- （1）由上式得：()SS X X m Y Y -=-,其中RF S E X X Y Y m --=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：()()S E R F Y Y S X X B M -=-= （2）2、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：kX Y =* （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，实验报告专业：学号： 日期： 地点：见附表。

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一.实验目的和要求1、了解脉冲萃取实验装置及萃取操作。

2、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K YV ，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。

1.萃取的基本符号名称 符号 流量单位 组成符号 原料液 F Kg/S x F 或X F 萃余相 R Kg/S x R 或X R 萃取剂 S Kg/S y s 或Y s 萃取相EKg/Sy E 或Y E2.萃取的物料衡算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 （X R ，Y S ）h 和点Q （X F ，Y E ）装 订线装订线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：R SRF S E X X Y Y X X Y Y --=-- ————————————————(1) 由上式得：()SS X X m Y Y -=-其中: RF S E X X Y Y m --=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：()()SE RF Y Y S X X B M -=-= ——————————————(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。

萃取塔主要尺寸计算（1）萃取设备类型及构造1.混合澄清器（单级萃取器）2.脉冲筛板萃板塔P2473.转盘萃取塔（2）萃取塔主要尺寸计算Ⅰ塔径——根据操作速度——单位时间内通过单位传质面积的体积流量m3/m2·h来确定。

塔高依塔型不同而异，与塔板数有关。

塔径计算举例。

用重苯萃取含酚废水。

废水流量Q=8m3/h含酚浓度Cs=3000mg/L；萃余液Cs′=3000mg/L重苯流量q=7.5m3/h 废水密度ρs =1T/m3Cc=900mg/L 重苯密度ρc=0.9T/m3液相在分离室停留时间20分钟。

Ⅱ塔身（1）直径单位传质总面积A＝F＋f|u|=|u1|+|u2|绝对值表示速度永远是正，不管是逆流与顺流。

F——连续相过水断面面积（废水）m2f——分散相过水断面面积（萃取剂）m2u1·Q——连续相设计流速与流量u2 ——分散相设计流速（m/h）q ——分散相设计流速(m3/h )u ——液泛流速废水相与分散相流速之和。

计算步聚当Q≈q，由u=u1+u2 u1=u-u2设u1＝au（代入上式中）可得：当a＝即为最小塔身直径（此时D最小）这时将给定参数代入上式，即可求出D＝0.92（m），取D＝0.9（m）（2）塔身高H1萃取段高度H1H1＝（n－1）h＋500（mm）h——筛板间距，n——筛板块数；500——安装布水器的空间高度，mm根据实验研究h采用200（mm），n 采用前面计算：20＋6（保险系数）∴H1＝（26－1）×200＋500＝5500（mm）。

2.塔底和塔顶分离室的计算此处V—萃取流速＝5（m/h）（1.4mm/S＝5m/h）H2＝Vt×＝1.67（m）取≈1.5（m）t＝20——液相在分离式停留20分H2计算V＝1.4（mm/S）＝5（m/h）(m) H2＝Vt（流量×时间＝容积）分离塔容积＝废水水量与前面求得H2＝1.67相近。

但不如上面精确∴塔总高H＝H1＋2H2＝5.5＋2×1.5＝8.5（m）。

脉冲筛板萃取塔设计计算
脉冲筛板萃取塔（Packed Column Extractor）是一种常用的化工设备，主要用于分离和萃取不同组分的混合物。

在设计脉冲筛板萃取塔时，需要考虑多个因素，包括操作温度、压力、组分比例以及传质和传热效率等。

一般而言，设计脉冲筛板萃取塔需要进行以下步骤：
1. 确定工艺参数：根据具体产品的要求，确定工艺参数，比如操作温度、操作压力、混合物的组分比例等。

2. 选择填料类型：填料是脉冲筛板萃取塔中起到分离物料的关键物质，因此应根据具体情况进行选择，比如选择具有高比表面积和良好传质和传热性能的填料。

3. 计算填料量：根据塔的尺寸、填料密度以及质量平衡原理，计算所需填料量，并将填料放入塔内。

4. 计算操作条件：根据传质和传热原理，计算出所需的操作条件，包括塔顶液相浓度、塔底浓相浓度以及外部加热和冷却的温度。

5. 设计塔底液流量和塔顶气流量：根据塔的结构，设计合适的液流和气流，以确保填料表面的湿润和物料的分离效果。

6. 进行性能测试和优化：进行实际运行测试，并根据测试结果进行优化，确保脉冲筛板萃取塔的性能和效率达到预期要求。

以上是脉冲筛板萃取塔设计的基本计算步骤，需要根据具体情况进行调整和优化。

设计前应仔细了解相关的工艺和物理化学原理，确保设计方案的科学合理性和可行性。

KH-HG211脉冲筛板萃取塔实验装置一、脉冲筛板萃取塔实验装置特点1、整个装置美观大气，结构设计合理，整体感强，能够充分体现现代化实验装置的概念。

2、设备整体为自行式框架结构，并安装有禁锢脚，便于系统的拆卸检修和搬运。

3、整套设备除去特殊材料外均采用工业用304不锈钢制造，所有装备均进行精细抛光处理，体现了整个装置的工艺完美性。

4、塔节采用优质无机玻璃制作，视觉效果好，方便学生观察。

5、塔内构件及管道均由304不锈钢材质制作。

6、装置设计可360度观察，实现全方位教学与实验。

二、脉冲筛板萃取塔实验装置功能1、了解脉冲筛板萃取塔的结构。

2、掌握脉冲筛板萃取塔性能的测定方法。

3、了解筛板萃取塔传质效率的强化方法。

三、脉冲筛板萃取塔实验装置主要配置筛板萃取塔、空压机、流量计、脉冲控制器、电磁阀、水泵、填料、储液罐、缓冲罐、数字显示仪表、304不锈钢框架。

水：装置自带不锈钢水罐，连接自来水接入。

实验物料：水--- 煤油。

电：电压AC220V，功率2KW，标准单相三线制。

四、脉冲筛板萃取塔实验装置技术参数1、筛板萃取塔，塔两端直径较大部分为上澄清段（油水分离）和下澄清段。

中间为两相传质段，在塔的下澄清段装有脉冲管和轻相分布器；在上澄清段设有重相分布器、轻相出口以及缓冲器。

萃取操作时，由脉冲发生器提供的脉冲气流使塔内液体作上下往复运动，迫使液体经过筛板使分散相破碎成较小的液滴分散在连续相中，并形成强烈的上下湍动，从而促进传质过程的进行。

玻璃筛板塔：直径Ф60mm，有效高 1000mm，板间距50~100mm；上、下扩大段直径Ф100mm，高300~500mm。

2、进料泵：MP-20RM微型磁力泵，功率35W，最大流量0.5m3/h，扬程4m。

3、微型齿轮泵：220V三相电机，配变频器。

4、流量计：玻璃转子流量计2.5-25L/h，数量2支。

5、空压机：无油静音空压机，功率750W。

最大工作压力0.8Mpa，带油水分离器。

Vol. 39 No. 6(Sum. 174)Dec. 2020第39卷第6期(总第174期)2020牟12月湿法冶金 .Hydrometallurgy of China 脉冲筛板萃取塔的研究现状孙广垠1 ,李龙祥⑺，谭博仁2,3 ,王 勇2(1.河北工程大学能源与环境工程学院，河北邯郸056038；2.中国科学院过程工程研究所湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室，北京100190；3.中国科学院大学化工学院，北京101408)摘要:综述了标准脉冲筛板萃取塔、新型脉冲筛板萃取塔(复合陶瓷内构件脉冲筛板萃取塔、卧式脉冲筛板萃取塔、L 型脉冲筛板萃取塔)在流体力学、相间传质及相应的数学预测模型方面的研究进展。

介绍了计算流体动力学在脉冲筛板萃取塔模拟研究中的应用现状，以及脉冲筛板萃取塔在水处理、核工业、湿法冶金等领域 中的应用状况。

指出先进的试验检测方法、可靠的数学预测模型及计算流体动力学模拟的有机结合是研究 脉冲筛板萃取塔的有效手段。

关键词：脉冲筛板萃取塔;数学模型;流体力学;相间传质;轴向扩散;计算流体动力学中图分类号：TF016. 5；TF804.2文献标识码：A 文章编号：1009-2617(2020)06-0459-09DOI ：10. 13355/j. cnki. sfyj. 2020. 06. 002溶剂萃取是一种重要的分离技术，其分离效率高，选择性好，条件温和。

萃取设备主要有混合 澄清槽口」、萃取塔和离心萃取器図等。

脉冲筛板 萃取塔具有传质效率较高、处理能力较大、结构简单、塔内无运动部件等特点，在处理腐蚀性和放射 性溶液时具有明显优点，因此，在湿法冶金、污水 处理、制药和核化工等领域有着广泛应用间。

基于提高传质效率，优化操作条件，提高设计、放大准确性等目的，近年来脉冲筛板萃取塔内 构件及塔型式的开发及流体力学、轴向扩散和相 间传质性能方面得到了深入、系统研究，建立了大 量可靠的数学模型。