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振动筛板萃取实验
编辑:admin   工夫:2018-05-12 16:34

一、实验目的
1、理解振动筛板塔的结构特点和原理;
2、掌控液液萃取时传质单元高度和效率的实验测定办法。
二、实验原理
萃取是分离液体混合物的一种经常使用把持。它的义务原理是在待分离的混合液中参与与之不互溶(或部份互溶)的萃取剂,构成共存的两个液相。利用原溶剂与萃取剂对各组分的溶解度的差异,使原溶液失掉分离。
1、液液传质特点
液液萃取与精馏、吸收均属于相际传质把持,它们之间有很多类似的地方,但由于在液液系统中,两相的密度差和界面张力均较小,因此影响传质进程中两相充沛混合。为了增进两相的传质,在液液萃取进程经常要借用外力将一相逼迫分散于別的一相中(如利用外加脉冲的脉冲塔、利用塔盘旋转的转盘塔等等)。但是两相一旦混合,要使它们充沛分离也很难,因此萃取塔通常在顶部与底部有扩大的相分离段。
在萃取进程中,两相的混合与分离好坏,直接影响到萃取装备的效率。影响混合、分离的要素很多,除与液体的物性有关外,还有装备结构、外加能量、两相流体的流量等等有关。很难用数学方程直接求得,因此表示传质好坏的级效率或传质系数的值多用实验直接研讨萃取塔功能和萃取效率时,班察把持景象十分重要,实验时应留意理解以下几点:
(1)液滴分散与聚结景象;
(2)塔顶、塔底分离段的分离效果;
(3)萃取塔的液泛景象;
(4)外加能量大小(改动频率)对把持的影响
2、液液萃取段传质单元高度计算
萃取进程与气液传质进程的机理类似,如求萃取段高度目前均用实践级数、级效率也许传质单元数、传质单元高度法。关于本实验所用的振动筛板塔这类微分接触装置,普通采取传质单元数、传质单元高度法计算。当溶液为稀溶液,且溶剂与稀释剂完全不互溶时,萃取进程与填料吸收进程类似,可以仿照吸出把持处置。萃取塔的有效高度可用(1)式表示:
H=HOENOE=HORNOR                          (1)
式中:
H一萃取段高度,mm ;
HOE,HOR一辨别为以萃取相与萃余相计算总传质单元高度,mm;

NOE,NOR一辨别为以延续相和分散相计算的总传质单元数

式中:
Kya--萃取相整体积传质系数,kg/(m3.s)
Kxa--萃取相整体积传质系数,kg/(m3.s);
VE,VR一辨别为延续相中和分散相中稀释剂(B)的质量流量,kg/s;
Ω一塔的截面积,m2;
Xl、X2一辨别表示分散相出、进塔时溶质的质量比浓度,kg/kg。
当溶液浓度很稀时,X≈x,NOE,NoR可用对数平均報復力法求出:
 
式中:
传质单元高度:
两液相的平衡关系可用体系的分配曲线求得:
y*=2.3x                (6)
物料衡算得 (控制F=0.5S,质量比为1:2时)
y2=0
萃取率
浓度用滴定剖析
式中:N--NaOH浓度,配0.01mol/L左右
          V一耗NaOH量,m1
          V一取样25ml
          ρ一比重计(d)测算或采取称重测定。
          M一溶质份子量
三、装置与流程
本实验装置如图所示,主要装备为往复式振动筛板塔(别名Karr柱)。它是一种外加能量的高效液液萃取装备。本实验所用的往复式振动筛板塔塔身塔板通过电动机和偏心轮可以往复运动。重相经转子流量计进进塔项,轻相经转子流量计进由φ25mm玻璃管做成,长1500mm。塔上、下两端各有一个φ100mm的扩大沉降室,作用是延伸每相在沉降室内的停留工夫,有益于两相分离。在塔内装有30块塔板,板间距为50mm,开孔率约34~50%。重相由贮槽经流量计进进塔顶,轻相用泵由贮槽流经流量计送进塔底。

1振动筛板萃取实验流程图
四、实验把持步骤
不雅视察萃取塔内两相活动景象
(1)将原料和溶剂辨别参与原料槽和溶剂槽到1/2~2/3液位。
(2)翻开轻相(油槽)底阀,先排气待管中满液时再开转子流量计使塔内油升至塔1/5。
(3)将重相(水相)经转子流量计参与,至塔顶油溢出,开启油泵,控制两相流量,调理界面调理阀使相界面不变;
(4)调理两相流量,不雅视察不同流比下的两相活动情况。
2、测定塔的传质单元高度
(1)以水为延续相,煤油为分散相中中中斷逆流萃取,控制水相和油相流量比为2:1。
(2)测定一定振幅(如5mm),两种频率下的传质单元高度,取塔顶油相50~60m1,用液管移取25ml,滴定剖析。
3、用手工萃取,对萃取相和萃余相取样剖析,并与装备萃取效果中中中斷相比。
4、由(5)式计算塔的传质单元高度。
实验记载及数据处置
机械萃取:
          频率:42   萃余相
              ==0.003mol/L
          频率:63   萃余相                                                                      
              ==0.002792mol/L
       由此可得出:当振幅一按时,加大频率,萃余相中的苯甲酸的浓度会降落,即萃取效果增强。
   手工萃取:
      3ml原油+25ml水:
              =0.033mol/L
  
 
   萃取相3ml+25.00ml水:
              ==0.0153mol/L
    萃余相5ml+52.00ml水:
               =0.013mol/L
由于萃取相和萃余相中苯甲酸的浓度很接近,所以手工萃取的结果相比差。
由于实验进程中没有测定原油的比重,所以没法求出传质单元高度。
 
六、留意事项
1、以水为延续相,煤油为分散相时,相界面在塔顶,调理界面调理阀(出水阀),留意控制界面恒定。
2、改动频率时,调理振动频率要慢,以免频率太高破坏装备。耐久未运转时应检查偏心转与振动柱是否是是是是衔接结实,盘动偏心转再开电源,缓慢调大频率;
3、磁力泵切忌空转,请先排气,并留意油槽不能抽干。   
七、斟酌题
1.在萃取进程当选择延续相、分散相的原则是甚么?
答:选择分散相的原则:
(1) 两相体积流率相差不大时,以体积流率大的作为分散相。对异常尺微暇的液滴,可以有较大的接触界面;
(2) 两相体积流率相差很大时,以体积流率小的作为分散相;
(3) 从安然方面斟酌,应将易燃易爆的液相作为分散相;
(4) 传质标的目的、外表张力和界面扰动的斟酌:滴内和滴外:对 ds/dc>0 的系统,液滴不变性较差,轻易破碎,而液膜的不变性较好,液滴不輕易吞并。此时构成的液滴群平均直径较小,相际接触外表较大。滴外和滴内:情况恰恰相反。据系统性质选择好分散相,可在异常条件下取得较大的相际传质外表积,强化传质进程。
(5) 装备内件的润湿特性,普通选择不润湿外部构件的那一相为分散相。由以上条件壹定分散相后,別的一相位延续相。
2.振动筛板萃取塔有甚么特点?
答:往复式振动筛板塔(别名Karr柱)。它是一种外加能量的高效液液萃取装备。 本实验所用的往复式振动筛板塔塔身塔板通过电动机和偏心轮可以往复运动。重相经转子流量计进进塔项,轻相经转子流量计进由φ25mm玻璃管做成,长1500mm。  塔上、下两端各有一个φ100mm的扩大沉降室,作用是延伸每相在沉降室内的停留工夫,有益于两相分离。在塔内装有30块塔板,板间距为50mm,开孔率约34~50%。重相由贮槽经流量计进进塔顶,轻相用泵由贮槽流经流量计送进塔底。
3.震动频率对萃取进程有何影响?
答:当振幅一按时,加大频率,萃取效果增强。


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