化工专业实验2-5

1、聊城大学2011级化工专业实验讲义图图1 循环法循环法测气液平衡的原理图测气液平衡的原理图Fig.1 Schematic diagram of balancing method for determination of vapor-liquid equilibriumB液体循环线液体循环线蒸汽循环线蒸汽循环线冷凝器冷凝器蒸汽蒸汽凝液凝液A加热加热一定一定压力下，压力下，控制控制不同液相不同液相组成，得到温组成，得到温度度t与液相组成与液相组成x和和气相气相y组成组成的的t-x-y数据数据。纯组分在常压下的沸点纯组分在常压下的沸点 ( 苯：苯：80.1 正庚烷：正庚烷：98.4)对于二元气液平衡

2、体系，组分数对于二元气液平衡体系，组分数C=2，相，相P=2体系四个变量（温度、体系四个变量（温度、压力压力、汽相组成、汽相组成、）指定两个变量，则体系的状态即可确定。指定两个变量，则体系的状态即可确定。 F=C-P+2F=2气液平衡气液平衡0iiiipyx p 气相可视为理想气体气相可视为理想气体 液相为非理想溶液液相为非理想溶液，且忽略压力对液体逸度的影响且忽略压力对液体逸度的影响1. 平衡釜平衡釜一台一台2. 阿贝折射仪阿贝折射仪一台一台3. 超级恒温槽一台超级恒温槽一台4. 50-100十分之一的标准温度计十分之一的标准温度计一支、一支、0-50十分之一的标准温十分之一的标准温度计一支

3、度计一支5. 试剂（苯、正庚烷）为优级品试剂（苯、正庚烷）为优级品平衡釜的选择原则平衡釜的选择原则：易易于建立平衡、样品用量于建立平衡、样品用量少、平衡温度测定准确、少、平衡温度测定准确、气相中不夹带液滴、液气相中不夹带液滴、液相不返混及不易爆沸等相不返混及不易爆沸等。折光法分析两相组成折光法分析两相组成温度校正温度校正图图2 气液平衡釜示意图气液平衡釜示意图Fig.2 Schematic diagram of vapor-liquid equilibrium still 1. 检查整个系统气密性。用与系统相连的针筒与系统相连，转动三通阀使系统与大气隔绝，针筒缓缓抽出一点压力，U型管两侧液柱差

4、不变时（说明系统是密闭的），然后再通大气。2. 加料。平衡釜内加入一定浓度的正庚烷（约55mL）-苯（5mL）混合液打开冷却水，安放好加热器，接通电源。3. 开始时加热电流0.1A加热，5分钟后给到0.2A，再等5分钟后慢慢调到0.25A左右即可，以平衡釜内液体能沸腾为准。冷凝回流液控制在每秒2-3滴，稳定回流15分钟左右，以建立平衡状态。4. 平衡后，需要记录下两个温度计的读数（t主、t辅），并用微量注射器分别取两相样品2mL，用阿贝折射仪测定其折射率，并在本实验给定的苯的组成-折射率曲线上确定样品的组成。关掉电源，拿下加热器，釜液停止沸腾。5. 注射器从釜中取出15mL的混合液，然后加入同

5、量的一种纯物质，重新加热建立平衡。加入那种物质，可以依据你上一次的平衡温度而定，以免实验点分布不均。（若是降温操作，取出15mL混和液后加入15mL苯，反之，若是升温操作，取出15mL混和液后加入15mL正庚烷。）实验重复5次。6. 实验完毕，关掉电源和水源，处理实验数据。 本实验测定的多少压力下的气液平衡数据？实验中应如何实现本实验测定的多少压力下的气液平衡数据？实验中应如何实现？Ans：本本实验测定的常压下的气液平衡数据，实验中通过三通阀通大气实现。实验测定的常压下的气液平衡数据，实验中通过三通阀通大气实现。 实验中如何证明系统的密闭性实验中如何证明系统的密闭性？Ans：用与系统相连的针筒

6、与系统相连，并使系统与大气隔绝，针筒缓缓抽用与系统相连的针筒与系统相连，并使系统与大气隔绝，针筒缓缓抽出一点压力，出一点压力，U型管中的两个液柱差不变。型管中的两个液柱差不变。液面至加样口液面至加样口1/2处处（为方便取样（为方便取样15mL）赞赞 实验中怎样判断气液两相已达到平衡？实验中怎样判断气液两相已达到平衡？Ans：体系温度一段时间内（约体系温度一段时间内（约5分钟）不再发生变化时，则可判定气液两相分钟）不再发生变化时，则可判定气液两相达到达到平衡平衡，此时此时汽液两相的温度和压力都基本稳定汽液两相的温度和压力都基本稳定。体系首次体系首次平衡温度平衡温度的观测的观测接近苯的沸点接近苯的

7、沸点（80.1）接近正庚烷的沸点接近正庚烷的沸点（98.4）加入正庚烷加入正庚烷低温到高温低温到高温加入苯加入苯高温到低温高温到低温苯的折光率与样品组成苯的折光率与样品组成（mol%）的标准曲线图）的标准曲线图阿贝折射仪阿贝折射仪(折光法折光法)气液相气液相同时取样同时取样液相取样液相取样气相取样气相取样 二元汽液平衡数据的测定实验何时进行取样分析？二元汽液平衡数据的测定实验何时进行取样分析？Ans：实验中混合液沸腾后，冷凝液回流为每秒实验中混合液沸腾后，冷凝液回流为每秒23滴滴，15分钟内分钟内沸腾沸腾的混的混合液温度基本合液温度基本稳定稳定时时，进行取样分析。进行取样分析。废液废液纯溶液纯

8、溶液组号组号主温度主温度/辅助温度辅助温度/气相气相液相液相折射率Y折射率X12345表表1 苯苯-正庚烷二元气液相平衡实验原始数据正庚烷二元气液相平衡实验原始数据1）实际温度的计算）实际温度的计算knst水银在玻璃中间的膨胀系数取水银在玻璃中间的膨胀系数取0.00016露出部分的温度系数取露出部分的温度系数取60在介质中的温度在介质中的温度露出水银柱的平均温度（即辅助温度计的读数）露出水银柱的平均温度（即辅助温度计的读数）t=kn tt主校正值辅t主t=ttt主校正值修正值实际 t修正修正值值：通过精查温度计的修正值：通过精查温度计的修正值并采用并采用试差法试差法计算计算得到，见表得到，见表

9、2表表2 水银温度计显示值及修正值对应表（实验给定）水银温度计显示值及修正值对应表（实验给定）Tab.2 The measured value on mercury thermometer and corresponding corrected value（from experiment）温温度计度计示值示值（）50556065707580859095100修正修正值值（）0.010.070.100.120.090.050.080.070.070.090.08以以84为例，该温度下的修正温度计算过程：为例，该温度下的修正温度计算过程：85 8084 80=0.070.08t0.08修正值 t实

10、际实际的计算的计算组号组号t主主t校正值校正值t修正值修正值t实际实际12345表表3 苯苯-正庚烷二元气液相平衡的温度数据正庚烷二元气液相平衡的温度数据t=ttt主校正值修正值实际2）用）用实验值实验值做苯的温度组成做苯的温度组成t-x-y相图相图实际温度实际温度/苯的组成（苯的组成（x y） 苯的苯的t-x-y相图相图80.1 苯苯100%98.4 0%0lgiiiiBpACt3）苯和正庚烷纯组分在不同温度下的饱和蒸汽压的计算苯和正庚烷纯组分在不同温度下的饱和蒸汽压的计算Antoine（安托安托尼尼）公式）公式010iiiABCtip组分组分AiBiCit范围（范围（）苯苯6.879871

11、196.76219.1611584正庚烷正庚烷6.893861264.37216.643127表表3 苯和正庚烷苯和正庚烷的安托尼常数的安托尼常数Tab.3 Antoine factor of benzene and n-Heptane4）Wilson方程采用方程采用非线非线性性最小二乘法回归配偶参数最小二乘法回归配偶参数12 、21 11221112220111122221 1lnlnpyxxxp xxxxx 22112221 11022221 11122lnlnpyxxxp xxxxx 2212121mjjjFyyyy计计实实（） （）目标函数目标函数输入输入xi、初始压力、初始压力P0以

12、及平衡温度的初值以及平衡温度的初值输入输入Wilson模型参数模型参数计算活度系数计算活度系数i00iiiip xyp241110iiy结束程序，返回温度和组成结束程序，返回温度和组成调整温度调整温度T是是否否用非线性最小二乘法拟合：matlab拟合程序如下function xLsqnonlinbb0=1,1bb,resnorm,residual=lsqnonlin(Funlv,bb0)%-function F=Funlv(bb)x1=x1 x2 x3 x4 x5;x2=1-x1 1- x2 1-x3 1-x4 1-x5;y1=y1 y2 y3 y4 y5;y2=1-y1 1- y2 1-y3

13、 1-y4 1-y5;p10=p11 p12 p13 p14 p15;p20=p21 p22 p23 p24 p25;for i=1:5 F(i)=y1(i)-p10(i)*x1(i)/760*exp(-log(x1(i)+bb(1)*x2(i)+x2(i)*(bb(1)/(x1(i)+bb(1)*x2(i)-. bb(2)/(x2(i)+bb(2)*x1(i);endfor i=6:10 j=i-5 F(i)=y2(j)-p20(j)*x2(j)/760*exp(-log(x2(j)+bb(2)*x1(j)+. x1(j)*(bb(2)/(x2(j)+bb(2)*x1(j)-bb(1)/(x

14、1(j)+bb(1)*x2(j);endbb 12 21resnorm标准偏差标准偏差residualyi偏差值偏差值5）用实际值与）用实际值与计算值计算值绘制苯的温度绘制苯的温度-组成图（组成图（t-x-y）t平衡平衡x-折光法（阿贝折射仪）折光法（阿贝折射仪）y-y测量值测量值 y计算值计算值（Wilson方程）方程） 影响气液平衡测定准确度的原因有那些？影响气液平衡测定准确度的原因有那些？Ans：装置的气密性；平衡温度的读取；由阿贝折射仪读取混和液折射率装置的气密性；平衡温度的读取；由阿贝折射仪读取混和液折射率的误差；在阿贝折射仪工作曲线上由折射率读取气液相组成存在读数误差；的误差；在阿

15、贝折射仪工作曲线上由折射率读取气液相组成存在读数误差；取样时气液是否达到平衡；是否选取了合理的取样点。取样时气液是否达到平衡；是否选取了合理的取样点。 体系体系的平衡温度与苯的含量有何关系的平衡温度与苯的含量有何关系？Ans：体系体系中苯的含量越高，平衡温度越低。中苯的含量越高，平衡温度越低。超滤膜壁细菌，胶体等大分子物质膜壁上微孔原液浓 缩液透过液水、水分子物 质透过液超滤是介于超滤是介于MF和和NF之间的一种与膜孔径大小相关的筛分过程，之间的一种与膜孔径大小相关的筛分过程，以膜两侧的以膜两侧的压力差压力差为驱动力，以为驱动力，以超滤膜超滤膜为过滤介质，在一定为过滤介质，在一定的压力下，当的

16、压力下，当原料液原料液流过膜表面时，超滤膜表面细小的微孔流过膜表面时，超滤膜表面细小的微孔只允许水及小分子物质通过成为只允许水及小分子物质通过成为透过液透过液，而原料液中体积大，而原料液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的高压侧，成为于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的高压侧，成为浓缩浓缩液，液，进而实现对原液的的净化、分离和浓缩。进而实现对原液的的净化、分离和浓缩。图1 超滤原理示意图1. 聚砜中空纤维膜聚砜中空纤维膜2. 722E型可见光分光光度计一台型可见光分光光度计一台（510nm）3. 试剂：聚乙二醇试剂：聚乙二醇PVA（MW20000） Dragendoff试剂试剂 醋酸缓冲溶

17、液醋酸缓冲溶液 蒸馏水蒸馏水比色法分析原料液、透过液和比色法分析原料液、透过液和浓缩液的组成浓缩液的组成Dragendoff试剂（碘化铋钾试剂试剂（碘化铋钾试剂 BiI3KI)：在酸性溶液中与聚乙：在酸性溶液中与聚乙二醇反应生成桔红色沉淀二醇反应生成桔红色沉淀 膜的选择透过性主要是由不同膜的选择透过性主要是由不同组分在膜中的溶解度和扩散系组分在膜中的溶解度和扩散系数不同而造成的。数不同而造成的。图2 超滤膜分离实验流程图本实验本实验将将聚聚乙二醇水溶乙二醇水溶液液-浓缩。料浓缩。料液经水泵送液经水泵送入入预过滤器预过滤器，然后然后经经流量流量计计调节流量调节流量从从下部进入下部进入膜组件膜组件

18、，可，可分别得到分别得到透透过液过液和和浓缩浓缩液液。1. 加料。加料。配配50mg/L的溶液的溶液 20-30L，倒入料液槽中，倒入料液槽中；2. 调节浓缩液出口阀门开度调节浓缩液出口阀门开度，启动泵，启动泵，原料液在原料液在0.02MPa下，下，一定的流量一定的流量下流下流经聚砜中空纤维膜组件，经聚砜中空纤维膜组件，20分钟后分别取分钟后分别取透过液与浓缩液适量进行比色分析透过液与浓缩液适量进行比色分析。3. 固定流量固定流量，升高压力升高压力（主要通过调节浓缩液出口阀门开度），（主要通过调节浓缩液出口阀门开度），原料液在原料液在0.03MPa下流经聚砜中空纤维膜组件，下流经聚砜中空纤维膜

19、组件，20分钟后分别取分钟后分别取透过液与浓缩液适量进透过液与浓缩液适量进行行比色分析比色分析。4. 重复步骤重复步骤3，即总共，即总共测取原料液及测取原料液及3个压力下的透过液与浓缩液的吸光度个压力下的透过液与浓缩液的吸光度；5. 将清水槽中放适量蒸馏水（约将清水槽中放适量蒸馏水（约10L），打开相关阀门后，在一定压力和较大），打开相关阀门后，在一定压力和较大流量下流量下冲洗中空纤维膜，目的消除浓差极化现象冲洗中空纤维膜，目的消除浓差极化现象，关闭电源。，关闭电源。吸光度的测定方法吸光度的测定方法（510nm）电源键电源键启动键启动键2调频旋钮调频旋钮3浓缩液出口阀门浓缩液出口阀门4（调节压

20、力）（调节压力）调节调节流量流量4浓缩液浓缩液透过液透过液3. 固定流量固定流量，升高压力升高压力（0.03Mpa、0.04Mpa），），20分钟后分别取分钟后分别取透过液与浓透过液与浓缩液适量进行缩液适量进行比色分析比色分析。特定波长特定波长510nm吸光度吸光度A与透与透光率光率T切换切换扣除蒸馏水扣除蒸馏水的吸光度的吸光度吸光度值吸光度值4. 适量蒸馏水（约适量蒸馏水（约10L）冲洗中空纤维膜，冲洗中空纤维膜，关闭电源。关闭电源。1. 固定流量固定流量，考查压力对截流率的影响。，考查压力对截流率的影响。3. 利用利用分光光度计分光光度计测量待测液的测量待测液的吸光度：吸光度： 将将测定光

21、波长置于测定光波长置于 510nm处，在处，在10mL的试管中的试管中分别分别 加入加入5mL的待测液、的待测液、1mL的的Dragendoff 试剂、试剂、1mL的醋酸缓冲液及的醋酸缓冲液及3mL的蒸馏水，充分摇匀后的蒸馏水，充分摇匀后静置静置15分钟分钟测其吸光度测其吸光度。（5:1:1:3） 2. 流量不宜过高流量不宜过高，避免实验无法完成。，避免实验无法完成。注意事项注意事项压力/MPa流量/（L/h）透过液吸光度透过液浓度浓缩液吸光度浓缩液浓度截流率f/%原料液吸光度0.020.030.04100%f 原料液吸光度透过液吸光度原料液吸光度0.0155CA吸光度与溶液浓度标准曲线膜组件

22、中加保护液有什么意义？膜组件中加保护液有什么意义？Ans：为了防止灰尘或者微生物进入膜组件，造成堵塞或者破坏，从而起到膜的：为了防止灰尘或者微生物进入膜组件，造成堵塞或者破坏，从而起到膜的保护作用。保护作用。本实验中透过液和浓缩液的浓度各有何变化本实验中透过液和浓缩液的浓度各有何变化，截流率，截流率随压力的变化趋势如何？随压力的变化趋势如何？Ans：随压力增大，透过液浓度减小，浓缩液浓度增加：随压力增大，透过液浓度减小，浓缩液浓度增加，截流率，截流率增大。增大。实验中为什么需加实验中为什么需加Dragendoff试试剂才能测量待测液的吸光度？剂才能测量待测液的吸光度？Ans：因待测液为无色溶液

23、，在：因待测液为无色溶液，在510nm 波长下无吸光度。选择波长下无吸光度。选择Dragendoff试剂试剂原因：聚乙二醇在酸性环境下易与原因：聚乙二醇在酸性环境下易与Dragendoff试剂生成桔红色沉淀。试剂生成桔红色沉淀。何为浓差极化，其对何为浓差极化，其对截流率截流率有何影响？有何影响？Ans：浓差极化是指在超滤过程中，被膜截留下来的溶质粒子在膜前积累，形成：浓差极化是指在超滤过程中，被膜截留下来的溶质粒子在膜前积累，形成高浓度区，这些溶质以浓度差为推动力，向料液主体扩散，呈现出溶质的浓度分高浓度区，这些溶质以浓度差为推动力，向料液主体扩散，呈现出溶质的浓度分布。浓差极化会使布。浓差极

24、化会使截流率截流率降低。降低。提高料液的温度进行超过滤会有什么影响？提高料液的温度进行超过滤会有什么影响？Ans：提高料液温度，料液粘度降低，有利于减轻浓差极化。：提高料液温度，料液粘度降低，有利于减轻浓差极化。压力过大会对超滤有何影响？压力过大会对超滤有何影响？Ans：压力过大，会加剧浓差极化。：压力过大，会加剧浓差极化。反应精馏（Reactive Distillation）属于精馏技术中的一个特殊领域，是化学反应和精馏分离方法耦合的化工过程。精馏促进反应精馏促进反应 可逆平衡反应可逆平衡反应反应促进精馏 异构体混合物分离利用精馏过程把产物和原料分离，破坏了化学反应的平衡关系，使反应总是向生

25、成物方向进行，加大了反应的转化率和反应速度；将目的产物从反应区及时移出，还可以减少副反应，提高了过程的收率。在待分离的混合物溶液中加入反应夹带剂，使其有选择地与溶液中的某一组分发生快速可逆反应，以加大组分间的挥发度差异，从而能容易地用精馏方法将混合物分离。醇酸酯化反应催化反应精馏催化剂：浓H2SO4催化作用不受塔内温度限制，全塔内都能进行催化反应纯组分在常压下的沸点：纯组分在常压下的沸点：乙醇：乙醇：78.4 乙酸：乙酸：117-118 乙酸乙酯：乙酸乙酯：75-77.5由于乙酸的沸点较高，不能进入到塔体，故塔体和塔顶各有 3 组分，即水、乙醇、乙酸乙酯。在塔上部某处加带有催化剂的乙酸，塔下部

26、某处加乙醇。釜沸腾状态下乙酸从上段向下段移动，与向上段移动的乙醇接触，在不同填料高度上均发生反应，生成酯和水，塔体内有 4 组分。由于乙酸在气相中有缔合作用，除乙酸外，其它三个组分形成三元或二元共沸物。水-酯、水-醇共沸物沸点较低，醇和酯能不断地从塔顶排出，塔顶存在3种组分。若控制反应原料比例，可使某组分全部转化。塔釜进料间歇和连续式操作塔中进料连续式操作1-冷却水；2-塔头；3-温度计；4-摆锤；5-电磁铁；6-收集量管； 7-醋酸及催化剂计量管；8-醋酸及催化剂加料泵；9-反应精馏塔；10-乙醇计量管； 11-乙醇加料泵；12-压差计；13-出料管；14-反应精馏釜；15-电热釜图1 反应

27、精馏塔1. 反应精馏装置一台 （回流比分配器）2. 气相色谱仪 电子天平（分析取样组成）3. 试剂：乙醇、乙酸、浓硫酸I.将乙醇、乙酸各40g，浓硫酸3滴加入塔釜内，开启釜热系统。溶液沸腾时，开启塔身保温电源。待塔顶有蒸气上升时，开启冷凝水。II.当塔顶摆锤上有液体出现时，进行全回流操作。15分钟后，设定回流比为4：1，开启回流比控制电源。III. 15分钟后，用注射器在塔顶和塔中同步取样。IV. 分别将0.8L样品注入色谱分析仪，记录结果。V.重复3、4步操作，即45分钟时再从、塔顶和塔中取样分析。VI. 关闭塔釜及塔身加热电源，对馏出液、釜残液进行称重和色谱分析（当持液全部流至塔釜后才取釜

28、残液），关闭总电源和冷凝水。原料称重原料称重40g乙醇乙醇40g乙酸乙酸3滴浓硫酸滴浓硫酸釜热釜热溶液沸腾溶液沸腾上下保温上下保温蒸汽上达塔顶蒸汽上达塔顶开冷凝水开冷凝水全回流全回流15min回流比回流比4:115min30min时时塔顶塔中塔顶塔中取样分析取样分析15min45min时时塔釜塔顶塔中塔釜塔顶塔中取样分析取样分析取样分析取样分析塔顶馏出液塔顶馏出液塔釜残液塔釜残液冷却至室温冷却至室温关闭电源和关闭电源和冷凝水冷凝水1. 称重。称重。 原料原料 塔顶馏出液塔顶馏出液 塔釜残液塔釜残液3. 色谱分析。色谱分析。 取样要同步取样要同步 称称取釜残液的质量时，必须等到持液全部流至塔釜后

29、才取釜残液。取釜残液的质量时，必须等到持液全部流至塔釜后才取釜残液。 校正面积归一法校正面积归一法2. 加热。加热。 注意电流调节注意电流调节表表1 各物质的相对校正因子各物质的相对校正因子相对质量校正因子相对质量校正因子f水水=0.74f醇醇=1.00f酸酸=1.27f酯酯=1.15iiiiiA fxA f转化率转化率 乙酸加料量釜残液乙酸量乙酸加料量釜残液乙酸量/乙酸加料量乙酸加料量收率收率= =生成乙酸乙酯量生成乙酸乙酯量/ /乙酸加料乙酸加料量量由于乙醇过量由于乙醇过量，可根据下式计算反应转化率，可根据下式计算反应转化率和收率和收率：原料原料( (乙醇乙醇)=)=塔釜残液中的乙醇塔釜残

30、液中的乙醇+ +塔顶馏出液中的乙醇塔顶馏出液中的乙醇+ +生成乙酸乙酯消耗的乙醇生成乙酸乙酯消耗的乙醇原料原料( (乙酸乙酸)=)=塔釜残液中的乙酸塔釜残液中的乙酸+ +生成乙酸乙酯消耗的乙酸生成乙酸乙酯消耗的乙酸物料衡算物料衡算 简述简述反应精馏中精馏的作用反应精馏中精馏的作用？Ans：乙醇与乙酸反应生成乙酸乙酯的反应受平衡影响，转化率只能维护在乙醇与乙酸反应生成乙酸乙酯的反应受平衡影响，转化率只能维护在平衡转化的水平；但是，因所生成的乙酸乙酯沸点较低，则精馏过程可使其平衡转化的水平；但是，因所生成的乙酸乙酯沸点较低，则精馏过程可使其连续的从系统中排出，结果超过平衡转化率，大大提高了效率。连

31、续的从系统中排出，结果超过平衡转化率，大大提高了效率。 反应精馏与一般精馏的区别？反应精馏与一般精馏的区别？Ans：一般精馏只有物理一般精馏只有物理相变；相变；反应精馏既有物理相变的传递现象，又有化反应精馏既有物理相变的传递现象，又有化学相变的学相变的传递现象。传递现象。 根据根据各组分沸点，推测间歇操作中塔釜和塔体各有几种组分各组分沸点，推测间歇操作中塔釜和塔体各有几种组分？Ans：因为：因为塔釜进料时，塔釜进料时，由于乙酸的沸点较高，不能进入塔由于乙酸的沸点较高，不能进入塔体体，故，故 塔釜塔釜：水水、乙醇、乙酸乙酯、乙酸四种组分、乙醇、乙酸乙酯、乙酸四种组分， 塔体塔体：水水、乙醇、乙酸

32、乙酯三种组分。、乙醇、乙酸乙酯三种组分。 不同不同回流比对塔顶冷凝负荷及产物纯度有何影响回流比对塔顶冷凝负荷及产物纯度有何影响？Ans：回流比增大，塔顶冷凝负荷增大，产品纯度回流比增大，塔顶冷凝负荷增大，产品纯度增加增加，但，但当当回流比过大时，回流比过大时，传质推动力减小，理论塔板数增大，需要的投资增加。传质推动力减小，理论塔板数增大，需要的投资增加。 塔塔釜温度过高或过低会对实验有何影响？釜温度过高或过低会对实验有何影响？Ans：温度过高蒸发量大，易造成液泛；温度过低蒸发量少，会很长时间：温度过高蒸发量大，易造成液泛；温度过低蒸发量少，会很长时间还没有蒸汽上升到塔头内时，没有馏出物。还没有

33、蒸汽上升到塔头内时，没有馏出物。 上下上下保温段加热电流过大会对实验有什么影响？保温段加热电流过大会对实验有什么影响？Ans：过大会造成过热，使加热膜受到损坏，另外，还会造成因塔壁过热：过大会造成过热，使加热膜受到损坏，另外，还会造成因塔壁过热而变成加热器，回流液体不能与上升蒸汽进行气液相平衡的物质传递，反而变成加热器，回流液体不能与上升蒸汽进行气液相平衡的物质传递，反而会降低塔的效率。而会降低塔的效率。 在在同一时刻，乙酸乙酯的含量随塔身有何变化？同一时刻，乙酸乙酯的含量随塔身有何变化？Ans：乙酸乙酯的含量从塔釜至塔顶逐渐增大。：乙酸乙酯的含量从塔釜至塔顶逐渐增大。 在在塔身的同一位置，乙

34、酸乙酯的含量随时间的延长有何变化？塔身的同一位置，乙酸乙酯的含量随时间的延长有何变化？Ans：若反应时间较短，尚未达到平衡转化率，则乙酸乙酯的含量逐渐增：若反应时间较短，尚未达到平衡转化率，则乙酸乙酯的含量逐渐增加；但随着时间的延长，塔釜内乙醇与乙酸的含量逐渐减少，所以乙酸乙加；但随着时间的延长，塔釜内乙醇与乙酸的含量逐渐减少，所以乙酸乙酯的含量也随之降低。酯的含量也随之降低。v 在被分离的二元混合物中加入称为在被分离的二元混合物中加入称为萃取剂萃取剂或或溶剂溶剂第三组分第三组分，萃取剂不萃取剂不与被分离物系中的任一组分形成恒沸物，但与被分离物系中的任一组分形成恒沸物，但能改变原溶液组分间的相

35、能改变原溶液组分间的相对挥发度对挥发度，且，且萃取剂的沸点萃取剂的沸点比原溶液中的各组分的沸点均高比原溶液中的各组分的沸点均高。这种这种利利用用气液两相的传质和气液两相的传质和传热传热来实现分离的精馏过程称为来实现分离的精馏过程称为萃取精馏萃取精馏。萃取精馏方法分离的体系萃取精馏方法分离的体系p 二是沸点相近的烃类分离如丁烷-丁烯、丁烯-丁二烯、戊烯-异戊二烯、己烯-正己烷、乙苯-苯乙烯以及苯-环己烷等。例如最典型的丁烯-丁二烯分离，两者沸点相差只有2，相对挥发度只有1.03，用普通精馏需要很多塔板，在加入溶剂时，相对挥发度可以增加到1.67，使得精馏过程容易实现。p 一是有共沸点的混合物分离

36、如丙酮-甲醇、甲乙酮-仲丁酮、乙醇-水、丙酮-乙醚以及乙醇、醋酸等有机水溶液，还有某些含有少量烃或水的有机物分离。 乙醇乙醇-水水最大浓度最大浓度95.57%的乙醇的乙醇-水水共沸物共沸物普通精馏普通精馏无水乙醇无水乙醇萃取剂选择的原则-乙二醇图图1 萃取精馏制无水乙醇实验装置萃取精馏制无水乙醇实验装置1.萃取精馏塔萃取精馏塔2.气相色谱仪气相色谱仪3.试剂：乙醇试剂：乙醇、 乙二醇乙二醇、 蒸馏水蒸馏水 乙二醇的水溶液从乙二醇的水溶液从该塔底部排出，进该塔底部排出，进入溶剂回收塔分离。入溶剂回收塔分离。从溶剂回收塔塔顶从溶剂回收塔塔顶得到水，塔底得到得到水，塔底得到回收溶剂乙二醇，回收溶剂乙

37、二醇，供循环应用。供循环应用。 乙二醇于萃取精馏乙二醇于萃取精馏塔的进料口之上加塔的进料口之上加入，使得塔内大部入，使得塔内大部分塔板上维持较高分塔板上维持较高的溶剂浓度。的溶剂浓度。溶剂溶剂入口之上需有若干入口之上需有若干块塔板，起防止溶块塔板，起防止溶剂混入塔顶产品乙剂混入塔顶产品乙醇中的作用，称为醇中的作用，称为溶剂回收段。溶剂回收段。1.以以 40%(水水)，60%(乙醇乙醇) 为原料，以乙二醇为萃取剂，采用连续为原料，以乙二醇为萃取剂，采用连续操作进行萃取精馏。在计量管内注入乙二醇操作进行萃取精馏。在计量管内注入乙二醇(约约100mL)，另一计，另一计量管内注入水量管内注入水-乙醇混

38、合物液体乙醇混合物液体(约约100mL) 。乙二醇加料口在上乙二醇加料口在上部；水部；水-乙醇混合物进料口在下部乙醇混合物进料口在下部。2.向釜内注入含少量水的乙二醇向釜内注入含少量水的乙二醇(大约大约60mL)，此后可进行釜热升，此后可进行釜热升温操作。同时开启预热器升温，当釜开始沸腾时，开保温电源，温操作。同时开启预热器升温，当釜开始沸腾时，开保温电源，通冷凝水并开始加料。控制乙二醇的加料速度为（滴通冷凝水并开始加料。控制乙二醇的加料速度为（滴/2秒），乙秒），乙醇醇-水与乙二醇之体积比水与乙二醇之体积比)1:2.53，乙醇，乙醇-水的加料速度为（滴水的加料速度为（滴/6秒）秒） ，不断调

39、节使其稳定在所要求的范围。，不断调节使其稳定在所要求的范围。3.当塔顶开始有液体回流时，全回流当塔顶开始有液体回流时，全回流15min后打开回流电源，给定后打开回流电源，给定回流值在回流值在4:1并开始收集流出物料。并开始收集流出物料。4.当塔顶和塔釜的温度不再变化时，进行取样分析（塔顶、塔中、当塔顶和塔釜的温度不再变化时，进行取样分析（塔顶、塔中、塔釜）。塔釜）。5.停止操作，停止操作，关闭各部分开关，无蒸汽上升时停止通冷却水关闭各部分开关，无蒸汽上升时停止通冷却水。预热预热+釜热釜热溶液沸腾溶液沸腾上下保温上下保温 开冷凝水开冷凝水加料加料乙二醇乙二醇 滴滴/2s塔顶液塔顶液体回流体回流全

40、回流全回流15min回流比回流比4:1观察塔顶温度观察塔顶温度接近乙醇沸点接近乙醇沸点78.5且稳定且稳定塔顶塔中塔釜塔顶塔中塔釜取样分析取样分析关闭电源和关闭电源和冷凝水冷凝水塔身上部塔身上部 乙二醇乙二醇塔身下部塔身下部 乙醇乙醇-水水塔釜塔釜 含少量水的乙二醇含少量水的乙二醇乙醇乙醇-水水 滴滴/6s1.1. 塔釜加热量应适当，不可过大，过大易引起液泛；也不可过小，塔釜加热量应适当，不可过大，过大易引起液泛；也不可过小，加热量过小蒸发量过小，精馏塔也难以正常操作。加热量过小蒸发量过小，精馏塔也难以正常操作。2.2. 塔身保温要维持适当。过大会引起塔壁过热，物料易二次汽化，塔身保温要维持适

41、当。过大会引起塔壁过热，物料易二次汽化，过小则塔中增加物料冷凝量，增大内回流，精馏塔也难以正常操过小则塔中增加物料冷凝量，增大内回流，精馏塔也难以正常操作。作。3.3. 加热控制宜微量调整，操作要认真细心，平衡时间应充分。加热控制宜微量调整，操作要认真细心，平衡时间应充分。4.4. 关机操作关机操作：后开的先关（回流比后开的先关（回流比上下保温上下保温釜热及预热釜热及预热总电源及冷凝水）；总电源及冷凝水）；电流旋钮调至最小；电流旋钮调至最小；加液旋钮要关闭；加液旋钮要关闭；废液置入废液桶。废液置入废液桶。注意事项注意事项1. 数据记录：数据记录： 乙二醇流量乙二醇流量 乙醇乙醇-水流量水流量 回流比回流比2. 产品的色谱分析产