化学工程与工艺专业实验指导书（8）实验操作是在常压下以CO2的体积变化来测定液膜传质系数。当皂膜流量计鼓泡，皂膜至某一刻度时，即切换三通考克的导向，（CO2直接排空），此时塔体至皂膜流量计形成一个封闭系统，随着吸收液液膜不断更新，塔内CO2的体积也随之变小，皂膜流量计中的皂膜开始下降，依据原设置的要求将体积变化△V所用的时间△s记录下来，同时记录下各处的温度。测试一点后即将三通阀恢复至初始状态（CO2进入塔体）。（9）改变液体流量，继续如上的操作，上下行共做9~10次。3.停车步骤（1）关闭水泵及钢瓶气源，仪表温度设置为室温。（2）切断总电源。五、思考题1：本实验中CO2流量的变化对KL有无影响，为什么？2.若液流量小于设置的下限或大于设置的上限将会产生什么后果？六、数据处理及计算方法1.液流速率I(kg·m-".h-）的计算T=pL(7)式中：p—液体的密度，kg/m2；L—液体的流量，m3/h；1一—平均液流周边，m。1 = (2元d2 /4 + 元d8)/d(8)2.气体吸收速率N(mol·h-）的计算(9)NA=pVco,/SRT式中：p一吸收压力，Pa;Vco.CO2吸收量，m2;S—吸收时间，h;R—气体常数，R=8.314；T—吸收温度，K。3.液相浓度的平均推动力△c㎡（mol·m-）的计算9:
化学工程与工艺专业实验指导书 9 （8）实验操作是在常压下以 CO2的体积变化来测定液膜传质系数。当皂膜流量计鼓泡，皂膜 至某一刻度时，即切换三通考克的导向，（CO2 直接排空），此时塔体至皂膜流量计形成一个封闭系 统，随着吸收液液膜不断更新，塔内 CO2的体积也随之变小，皂膜流量计中的皂膜开始下降，依据 原设置的要求将体积变化ΔV 所用的时间Δs 记录下来，同时记录下各处的温度。测试一点后即将三 通阀恢复至初始状态（CO2进入塔体）。 （9）改变液体流量，继续如上的操作，上下行共做 9~10 次。 3．停车步骤 （1）关闭水泵及钢瓶气源，仪表温度设置为室温。 （2）切断总电源。 五、思考题 1．本实验中 CO2流量的变化对 KL有无影响，为什么？ 2．若液流量小于设置的下限或大于设置的上限将会产生什么后果？ 六、数据处理及计算方法 1．液流速率 ( ) 1 1 kg m h 的计算 l L （7） 式中： ──液体的密度，kg/m3； L ──液体的流量，m3 /h； l ──平均液流周边，m。 l 2d 4 d d 2 （8） 2．气体吸收速率 ( ) 1 N mol h A 的计算 NA pVCO / SRT 2 （9） 式中： p ──吸收压力，Pa； CO2 V ── CO2吸收量，m3； S──吸收时间，h； R──气体常数，R=8.314； T──吸收温度，K。 3．液相浓度的平均推动力 ( ) 3 cm mol m 的计算
化学工程与工艺专业实验指导书Acm = Ac,-AcoIn AcAco(10)Ac, = Cco. CcouAco=Cco,.0-Cco,式中：Cco,，Cco,—塔顶液相中CO2的平衡浓度与实测浓度，Cco，==H,Pco.Cco.Cco.0——塔底液相中 CO2的平衡浓度与实测浓度，Cco.0 = H,Po.,.0H,H。cO2在塔顶与塔底水中的溶解度系数（mol/Pa·m-"），PcoJPco.0—塔顶与塔底气流中CO2的分压PPco, = P-PhsoPH.OH=M.K(11)M吸收剂的分子量；K一亨利系数，（Pa）（见附表）。液体中进出口的CO2实际浓度为：Cco.,0 = NA/LCco, =0,七、实验内容及要求1.实验要求（1）液流量2～12L/h，流量由小到大（上行）再由大到小（下行）分别取10个实验点（上下行实验点不允许重叠）。（2）秒表记录皂膜流量计的皂膜下降每20毫升的吸收时间，每次在同一个液流量下测3次，相互之间的误差应小于0.5s。2．实验的内容及记录实验数据记录表室温被吸收气体吸收液体大气压水饱和分压10
化学工程与工艺专业实验指导书 10 2 2,0 2 2, * 0 ,0 * , 0 0 ln CO CO t CO i CO t t mc C c c C c c c c c c i （10） 式中： CO i CO i c c 2 2, , * , ──塔顶液相中 CO2的平衡浓度与实测浓度， CO i HiPCO i c 2 2, * , 0 * ,0 2 2, , CO CO c c ──塔底液相中 CO2的平衡浓度与实测浓度， 0 * ,0 2 CO2, cCO HiP 0 Hi , H ──CO2在塔顶与塔底水中的溶解度系数 ( / ) 3 mol Pa m ， , 0 2 2, , CO i CO p p ──塔顶与塔底气流中 CO2的分压 pCO2 P PH2O Pa M K P H H2O （11） M──吸收剂的分子量； K──亨利系数，（Pa）（见附表）。 液体中进出口的 CO2实际浓度为： cCO ,i cCO ,0 NA L 2 2 0, 七、实验内容及要求 1．实验要求 （1）液流量 2～12 L／h，流量由小到大（上行）再由大到小（下行）分别取 10 个实验点（上 下行实验点不允许重叠）。 （2）秒表记录皂膜流量计的皂膜下降每 20 毫升的吸收时间，每次在同一个液流量下测 3 次， 相互之间的误差应小于 0.5 s。 2．实验的内容及记录 实验数据记录表 室温_ 被吸收气体 _ 吸收液体 _ 大气压 _ 水饱和分压_
化学工程与工艺专业实验指导书吸收液相气相夹套CO2液体吸收时间（S)速率温度/℃温度/℃水温/℃流量序号吸收量AV=mSt进进/L/h/mLS2S3出出进出Ss123实验结果与讨论八、（1）以一组实验数据为例，计算液相传质系数及液流速率。（2）绘制IgKL-lgr图，并整理出KL与T(kg·m".h-"）的关系式。（3）实验结果分析讨论。附表：二氧化碳与水的有关物性数据温度/℃水的密度P/(kg·m3)CO2在水中的亨利系数K×10/Pa水的饱和蒸气压p/Pa10105.30999.71223.2011108.86999.61307.5212999.5112.491396.9013116.19999.41491.7314 119.94999.21592.2815123.77999.11698.4116998.9127.641811.0617131.58998.81930.1018135.58998.62055.7819139.64998.42188.6520143.73998.22329.5021147.90998.02476.9922152.11997.82633.5323156.37997.62798.7224997.3160.692972.6825165.04997.13156.0926169.46996.83349.0727173.90996.63552.4328178.39996.33766.5611
化学工程与工艺专业实验指导书 11 序号 液体 流量 /L/h CO2 吸收量 /mL 吸收 速率 Sml V 吸收时间（S） 液相 温度/℃ 气相 温度/℃ 夹套 水温/℃ S1 S2 S3 S 进 出 进 出 进 出 1 2 3 八、实验结果与讨论 （1）以一组实验数据为例，计算液相传质系数及液流速率。 （2）绘制 lgKL-lg 图，并整理出 KL与 ( ) 1 1 kg m h 的关系式。 （3）实验结果分析讨论。 附表： 二氧化碳与水的有关物性数据 温度/℃ CO2在水中的亨利系数 K×10 -6 /Pa 水的密度 （/ kg ·m-3） 水的饱和蒸气压 p /Pa 10 105.30 999.7 1223.20 11 108.86 999.6 1307.52 12 112.49 999.5 1396.90 13 116.19 999.4 1491.73 14 119.94 999.2 1592.28 15 123.77 999.1 1698.41 16 127.64 998.9 1811.06 17 131.58 998.8 1930.10 18 135.58 998.6 2055.78 19 139.64 998.4 2188.65 20 143.73 998.2 2329.50 21 147.90 998.0 2476.99 22 152.11 997.8 2633.53 23 156.37 997.6 2798.72 24 160.69 997.3 2972.68 25 165.04 997.1 3156.09 26 169.46 996.8 3349.07 27 173.90 996.6 3552.43 28 178.39 996.3 3766.56
化学工程与工艺专业实验指导书29182.94996.03991.3330187.52995.74228.0731192.13995.44476.7832196.79995.14738.12533201.48994.85012.7734206.22994.45301.2535210.98994.15604.2212
化学工程与工艺专业实验指导书 12 29 182.94 996.0 3991.33 30 187.52 995.7 4228.07 31 192.13 995.4 4476.78 32 196.79 995.1 4738.125 33 201.48 994.8 5012.77 34 206.22 994.4 5301.25 35 210.98 994.1 5604.22
化学工程与工艺专业实验指导书实验三，三元液-液平衡数据的测定在化学工业中，蒸馏、萃取、吸收过程的工艺和设备设计都需要准确的液-液平衡数据，平衡数据的获得目前尚依赖于实验测定。此数据对提供最佳化的操作条件，减少能源消耗和降低成本等都具有重要的意义。尽管有许多体系的平衡数据可以从资料中找到，但这往往是在特定温度和压力下的数据。随着科学的迅速发展，以及新产品，新工艺的开发，许多物系的平衡数据还未经前人测定过，这都需要通过实验测定以满足工程计算的需要。准确的平衡数据还是对这些模型的可靠性进行检验的重要依据。一、实验目的（1）测定醋酸-水-醋酸乙烯在25℃下的三元液液平衡数据。（2）用醋酸-水，醋酸-醋酸乙烯两对二元系的汽-液平衡数据以及醋酸-水二元系的液-液平衡数据，求得的活度系数关联式常数，并推算三元液-液平衡数据，与实验数据比较。（3）通过实验，了解三元系液液平衡数据测定方法掌握实验技能，学会三角形相图的绘制。二、实验原理三元液液平衡数据的测定，有两种不同的方法。一种方法是配置一定的三元混合物，在恒定温度下搅拌，充分接触，以达到两相平衡：然后静止分层，分别取出两相溶液分析其组成。这种方法可以直接测出平衡连接线数据，但分析常有困难。另一种方法是先用浊点法测出三元系的溶解度曲线，并确定溶解度曲线上的组成与某一物性（如折光率、密度等）的关系，然后再测定相同温度下平衡接线数据。这时只需要根据已确定的曲线来决定两相的组成。对于醋酸-水-醋酸乙烯这个特定的三元系，由于分析醋酸最为方便，因此采用点法测定溶解度曲线，并按此三元溶解度数据，对水层以醋酸及醋酸乙烯为坐标进行标绘，对油层以醋酸及水为坐标进行标绘，画成曲线，以备测定结线时应用。然后配制一定的三元混合物，经搅拌，静止分层后，分别取出两相样品，分析其中的醋酸含量，由溶解度曲线查出另一组分的含量并用减量法确定第三组分的含量。图1为HAc-H2O-VAc的三元相图示意。13
化学工程与工艺专业实验指导书 13 实验三 三元液-液平衡数据的测定 在化学工业中，蒸馏、萃取、吸收过程的工艺和设备设计都需要准确的液-液平衡数据，平衡数 据的获得目前尚依赖于实验测定。此数据对提供最佳化的操作条件，减少能源消耗和降低成本等， 都具有重要的意义。尽管有许多体系的平衡数据可以从资料中找到，但这往往是在特定温度和压力 下的数据。随着科学的迅速发展，以及新产品，新工艺的开发，许多物系的平衡数据还未经前人测 定过，这都需要通过实验测定以满足工程计算的需要。准确的平衡数据还是对这些模型的可靠性进 行检验的重要依据。 一、实验目的 （1） 测定醋酸-水-醋酸乙烯在 25 ℃下的三元液液平衡数据。 （2）用醋酸-水，醋酸-醋酸乙烯两对二元系的汽-液平衡数据以及醋酸-水二元系的液-液平衡数 据，求得的活度系数关联式常数，并推算三元液-液平衡数据，与实验数据比较。 （3） 通过实验，了解三元系液液平衡数据测定方法掌握实验技能，学会三角形相图的绘制。 二、实验原理 三元液液平衡数据的测定，有两种不同的方法。一种方法是配置一定的三元混合物，在恒定温 度下搅拌，充分接触，以达到两相平衡；然后静止分层，分别取出两相溶液分析其组成。这种方法 可以直接测出平衡连接线数据，但分析常有困难。 另一种方法是先用浊点法测出三元系的溶解度曲线，并确定溶解度曲线上的组成与某一物性（如 折光率、密度等）的关系，然后再测定相同温度下平衡接线数据。这时只需要根据已确定的曲线来 决定两相的组成。对于醋酸-水-醋酸乙烯这个特定的三元系，由于分析醋酸最为方便，因此采用浊 点法测定溶解度曲线，并按此三元溶解度数据，对水层以醋酸及醋酸乙烯为坐标进行标绘，对油层 以醋酸及水为坐标进行标绘，画成曲线，以备测定结线时应用。然后配制一定的三元混合物，经搅 拌，静止分层后，分别取出两相样品，分析其中的醋酸含量，由溶解度曲线查出另一组分的含量， 并用减量法确定第三组分的含量。 图 1 为 HAc-H2O-VAc 的三元相图示意