化工原理结晶、萃取教案

第一篇：化工原理结晶、萃取教案

结晶、萃取

1.结晶器

用于结晶操作的设备。结晶器的类型很多，按溶液获得过饱和状态的方法可分蒸发结晶器和冷却结晶器；按流动方式可分母液循环结晶器和晶浆（即母液和晶体的混合物）循环结晶器；按操作方式可分连续结晶器和间歇结晶器。一种槽形容器，器壁设有夹套或器内装有蛇管，用以加热或冷却槽内溶液。结晶槽可用作蒸发结晶器或冷却结晶器。为提高晶体生产强度，可在槽内增设搅拌器。结晶槽可用于连续操作或间歇操作。间歇操作得到的晶体较大，但晶体易连成晶簇，夹带母液，影响产品纯度。这种结晶器结构简单，生产强度较低，适用于小批量产品（如化学试剂和生化试剂等）的生产。

1.1强制循环蒸发结晶器

一种晶浆循环式连续结晶器（图1）。操作时,料液自循环管下部加入，与离开结晶室底部的晶浆混合后，由泵送往加热室。

1.2DTB型蒸发结晶器

即导流筒-挡板蒸发结晶器，也是一种晶浆循环式结晶器。1.3奥斯陆型蒸发结晶器

又称为克里斯塔尔结晶器，一种母液循环式连续结晶器。2.萃取

液－液萃取又称溶剂萃取，是向液体混合物中加入适当溶剂(萃取剂)，利用原混合物中各组分在溶剂中溶解度的差异，使溶质组分A从原料液转换到溶剂S的过程，它是三十年代用于工业生产的新的液体混合物分离技术。随着萃取应用领域的扩展，回流萃取，双溶剂萃取，反应萃取，超临界萃取以及液膜分离技术相继问世，使得萃取成为分离液体混合物很有生命力的单元操作之一。蒸馏和萃取均属分离液体混合物的单元操作，对于一种具体的混合物，要会经济合理化的选择适宜的分离方法。一般工业萃取过程分为如下三个基本阶段：

1.1混合过程 将一定量的溶剂加入到原料液中，采取措施使之充分混合，以实现溶质由原料向溶剂的转移的过程；

1.2沉降分层 分离出萃取相与萃余相。1.3脱出溶剂 获得萃取液与萃余液，回收的萃取剂循环使用。翠取过程可在逐级接触式或微分接触式设备中进行，可连续操作也可分批进行。

3.1 液-液萃取设备

和气-液传质过程类似, 在液-液萃取过程中, 要求在萃取设备内能使两相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,又能较快地分离.但是, 由于液液萃取中两相间的密度差较小,实现两相的密切接触和快速分离.要比气液系统困难的多.为了适应这种特点,出现了多种结构型式的萃取设备。目前,为了工业所采用的各种类型设备已超过30种,而且还不断开发出新型萃取设备。根据两相的接触方式,萃取设备可分为逐级接触式和微分接触式两大类;根据有无外功输入,又可分为有外能量和无外能量两种。工业上常用萃取设备的分类情况如下表: 本接简要介绍一些典型的萃取设备及其操作特性。

3.2混合-澄清槽

混合-澄清槽是最早使用,而且目前仍广泛用于工业生产的一种典型逐级接触式萃取设备。它可单级操作,也可多级组合操作.每个萃取级均包括混合槽和澄清槽两个主要部分。为了使不互溶液体中的一相被分散成液滴而均匀分散到另一相中,以加大相际接触面积并提高传质速率,混合槽中通常安装搅拌装置.也可用脉冲或喷射器来实现两相的充分混合。澄清器的作用是将已接近于平衡状态的两液相进行有效的分离.4.塔式萃取设备

习惯上,将高径比很大的萃取装置统称为塔式萃取设备.为了获得满意的萃取效果, 塔设备应具有分散装置,以提供两相混合和分离所采用的措施不同,出现不同结构型式的萃取塔。

4.1填料萃取塔

用于萃取的填料塔与用于气－液传质过程的填料塔结构上基本相同，即在塔体内支承板上充填一定高度的填料层。萃取操作时，连续相充满整个塔中，分散相以液滴状通过连续相。5.萃取设备的选择

各种不同类型的萃取设备具有不同的特性,萃取过程中物系性质对操作的影响错综复杂.对于具体的萃取过程选择适宜设备的原则是:首先满足工艺条件和要求，然后进行经济核算,使设备费和操作费总和趋于最低.萃取设备的选择, 应考虑如下的因素: 5.1所需的理论级数

当所需的理论级数不大于2-3级时,各种萃取设备均可满足要求;当所需的理论级数较多(如大于4-5级)时,可选用筛板塔;当所需的理论级数再多(如10-20级)时, 可选用有能量输入的设备, 5.2生产能力

当处理量较小时,可选用填料塔,脉冲塔.对于较大的生产能力,可选用筛板塔, 转盘塔及混合-澄清槽.离心萃取器的处理能力也相当大.5.5其它

在选用设备时,还需考虑其它一些因素,如:能源供应状况,在缺电的地区应尽可能选用依重力流动的设备;当厂房地面受到限制时,宜选用塔式设备, 而当厂房高度受到限制时,应选用混合澄清槽。

四、课堂小结

本节课所学知识点比较多，但应分清主次，应重点复习需掌握结晶和萃取的定义，了解相关设备的结构及工作原理。

五、布置作业

课后习题3（34-46）。

第二篇：化工原理 电子教案 第八章 固液萃取

12萃取

本章学习要求

1.熟练掌握萃取过程的原理；部分互溶物系的液-液相平衡关系；萃取过程（包括单级萃取、多级错流萃取和多级逆流萃取）的计算；对于组分B、S部分互溶体系，要会熟练地利用杠杆规则在三角形相图上迅速准确的进行萃取过程计算；对于组分B、S不互溶体系，则可仿照吸收的计算方法。

2.理解溶剂选择的原则；影响萃取操作的因素；萃取剂和操作条件的合理选择；萃取过程的强化措施。

3.了解萃取操作的经济性；萃取操作的工业应用；液-液萃取设备及选用。

12.1 概述

液－液萃取又称溶剂萃取，是向液体混合物中加入适当溶剂(萃取剂)，利用原混合物中各组分在溶剂中溶解度的差异，使溶质组分A从原料液转换到溶剂S的过程，它是三十年代用于工业生产的新的液体混合物分离技术。随着萃取应用领域的扩展，回流萃取，双溶剂萃取，反应萃取，超临界萃取以及液膜分离技术相继问世，使得萃取成为分离液体混合物很有生命力的单元操作之一。

蒸馏和萃取均属分离液体混合物的单元操作，对于一种具体的混合物，要会经济合理化的选择适宜的分离方法。

一般工业萃取过程分为如下三个基本阶段：

1.混合过程 将一定量的溶剂加入到原料液中，采取措施使之充分混合，以实现溶质由原料向溶剂的转移的过程；

2.沉降分层 分离出萃取相与萃余相。

3.脱出溶剂 获得萃取液与萃余液，回收的萃取剂循环使用。

萃取过程可在逐级接触式或微分接触式设备中进行，可连续操作也可分批进行。

12.2 液液相平衡 12.2.1三角形相图

根据组分间的互溶度，三元混合体系可分为两类：

（1）Ⅰ类物系组分A、B及A、S分别完全互溶，组分B、S部分互溶或完全不互溶；（2）Ⅱ类物系 组分A、S及组成B、S形成两对部分互溶体系 本章重点讨论Ⅰ类物系连续操作的逐级接触萃取过程。

12.2.1 三元体系的相平衡关系

萃取过程以相平衡为极限。相平衡关系是进行萃取过程计算和分析过程影响因素的基本依据之一。

对于组分B、S部分互溶物系，相的组成、相平衡关系和萃取过程的计算，采用等腰三角形相图最为方便。常用质量百分率或质量分率表示相组成。1 相组成在三角形相图上的表示

三角形的三个顶点分别表示纯组分A、B、S。

三角形的边AB、AS和SB依次表示组分A与B、A与S以及S与 B的二元混合液。

三角形内任意一点代表三元混合液的组成。2 相平衡关系在三角形相图上的表示

⑴溶解度曲线、联结线、辅助曲线和临界混熔点

要能够根据一定条件下测得的溶解度数据和共轭相的对应组成在三角形相图上准确作出溶解度曲线、联结线、辅助曲线（又称共轭曲线），并确定临界混溶点。会利用辅助曲线由一已知相组成点确定与之平衡的另一相组成点的坐标位置。

溶解度曲线将三角形分成单相区（均相区）与两相区，萃取操作只能在两相区中进行。

① 不同物系在相同温度下具有不同形状的溶解度曲线。

② 同一物系，当温度变化时．可引起溶解度曲线和两相区面积的变化，甚至发生物系的转化。一般温度升高，组分间互溶度加大，两相区面积缩小，不利于萃取分离。

一定温度下，同一物系的联结线倾斜方向随溶质组成而变，即各联结线一般互不平行，少数物系联结线的倾斜方向也会发生改变（等溶度体系）。⑴分配系数和分配曲线

① 分配系数 在一定温度下，溶质A在平衡的萃取相和萃余相中组成之比称为分配系数，即

同样，对干组分B也可写出相应表达式：

在操作条件下，若组分B、S互不相溶，则以质量比表示相组成的分配系数可改写成如下式，即

② 分配曲线 若主要关心溶质A在平衡的两液相中的组成关系，则可在直角坐标图上表示相组成，即在直角坐标图画出X－y关系曲线，此即分配曲线。在操作条件下，若组分B、S不互溶，则可仿照吸收中平衡曲线的方法作出以质量比表示相组成的XY相图。再若在操作范围内，以质量比表示相组成的分配系数K为常数，平衡关系可表示为直线方程，即

分配曲线为通过原点的直线。3 萃取过程在三角形相图上的表示（1）萃取过程的三个基本阶段

萃取过程的三个基本阶段可在三角形相图上清晰地表达出来。① 混合

将Skg的萃取剂加到 F kg的料液中并混匀，即得到总量为 M kg 的混合液，其组成由点M的坐标位置读取。

式中，F为料液量，kg或kg／s；S为萃取剂的量，kg或 kg／s；M为混合液的总量，kg或kg／s；xF为原料液中溶质的质量分率； ys为溶剂中溶质的质量分率，对于纯溶剂，ys=0 Xm为混合液中溶质的质量分率。② 沉降分层

混合液沉降分层后，得到平衡的两液相E、R，其组成由图上读得，各相的量由杠杆规则及总物料衡算求得，即

式中 E为萃取相的量，kg或kg/s；

R为萃余相的量，kg 或kg/s、分别代表线段的长度。

图中的M点称为和点，R、E或F、S称为差点。③ 脱除溶剂

和萃余液，若将得到的萃取相及萃余相完全脱除溶剂，则得到萃取液其组成由图上读得，其量利用杠杆规则确定，即

或

F=+

杠杆规则是物料衡算过程的图解表示，萃取过程在三角形相图上的表示和计算，关键在干熟练地运用杠杆规则。（2）萃取剂的选择

萃取剂的选择是萃取操作分离效果和是否经济的关键。选择萃取剂时时主要考虑如下因素。

① 萃取剂的选择性和选择性系数

选择性是指萃取剂S对原料液中两个组分溶解能力的差异，可用选择性系数来表示，其对应于蒸馏中的相对挥发度，统称为分离因子。萃取操作中值均应大于1。值越大，越有利于组分的分离；若=1，萃取相和萃余相脱除溶剂S后将具有相同的组成，且均等于原料液的组成，无分离能力，说明所选择的萃取剂是不适宜的。

当在操作条件下组分B、S可视作不互溶时，② 组分B、S间的互溶度

组分B、S间的互溶度愈小愈有利萃取分离，完全不互溶为理想情况。③ 萃取剂回收的难易 易于回收可降低能量消耗。④ 其它

两相密度差要大，界面张力适中，粘度与凝固点要低，化学及热稳定，无毒不易燃，来源充，价格低廉等。

=0，选择性系数趋于无穷大。

12.2 萃取过程的计算

重点讨论级式接触萃取过程的计算，且假设各级均为理论级。1．单级接触萃取

单级萃取操作中，通常有两种类型计算：（1）已知原料液组成及其处理量，规定萃余相组成，要求计算萃取剂用

。量、萃余相的量及、萃取相的组成萃取剂的用量可利用杠杆规则确定：

或

萃取相的组成由其坐标位置从图上读得，E相和R相的量用杠杆规则和物料衡算式计算。（2）已知原料液的组成及其处理量、要求计算萃取相、萃余相的量及两相的组成。此类计算需利用辅助曲线通过和点M试差法作联结鲜．两相组成由联结线两端的坐标位置读得，两相的量用杠杆规则和物料衡算式计算。当组分B、S可视作完全不互溶时，则以质量比表示相组成的物料衡算式为

一般可由点S作溶解度曲线的经过单级萃取后所能获得的最高萃取液组成切线而确定。

2．多级错流接触萃取

多级错流接触萃取操作的特点是：每级都加入新鲜溶剂，前级的萃取相为后级的原料，传质推动力大。只要级数足够多，最终可获得所希望的萃取率，其缺点是溶剂用量较多。

多级错流接触萃取设计型计算中，通常已知F、XF。及各级溶剂用量Si，规定最终萃余相组成，要求计算所需理论级数。

根据组分B、S的互溶度，萃取理论级数的计算有如下三种方法： ①

② 组分B、S不互溶时的直角坐标图解法

设各级溶剂用量相等，则各级萃取相中的溶剂和萃余相中的稀释剂B均可视作常量，在X�Y坐标上求解萃取级数非常简便。

错流萃取的操作线方程式为

在X－Y坐标图上求解萃取理论级数的步骤略。③ 解析法求解理论级数

若在操作条件下，组分B、S可视作完全不互溶，且以质量比表示相组成的分配系数K可视作常数，再若各级溶剂用量相等，则所需萃取级数可用下式计算：

⑶ 多级逆流接触萃取

多级逆流接触萃取操作的特点是：大多为连续操作，平均推动力大、分离效率高、达到规定萃取率溶剂用量最少。

多级逆流萃取的设计型计算中，原料液处理量F及其组成成均由工艺条件规定，溶剂用量S及其组成所需的理论级数。、最终萃余相组

由经济权衡而选定，要求计算根据组分B、S的互溶度及平衡关系，理论级数的计算可分别采用如下方法。① 组分B、S部分互溶时的图解计算法

对于组分B、S部分互溶物系，常在三角形坐标图上利用平衡关系和操作关系，用逐级图解法求解理论级数。多级逆流萃取的操作线方程式为

式中的称为操作点，为各条操作线上的共同点，可将其视为通过各级的“净流量”。为虚拟量，通常由

与的延长线交点来确定点的位置。

若萃取过程所需理论级数较多时，可在直角坐标图上绘出分配曲线与操作线，在操作线与分配曲线之间画阶梯求解理论级数。② 组分B、S不互溶时理论级数的计算

根据平衡关系情况，可用图解法和解析法求解理论级数。

在X－Y坐标图上求解理论级数的方法与脱吸计算十分相似。此时的操作线方程式为

若在操作范围内以质量比表示相组成的分配系数为常数时，可用下式求解理论级数：

再若分配曲线与操作线为互相平行的直线时（即为），所需理论级数可表示

③ 溶剂比（或）和萃取剂的最小用量

和精馏中的回流比 R、吸收中的液气比 L／V相对应，萃取中的溶剂比 S／F（或 S／B）表示了萃取用量对设备费和操作费的影响，达到指定分离程度需要无穷多个理论级时所对应的萃取剂用量为最小溶剂用量，用在三角形相图上，出现某条操作线与联结线重合时对应的量。

表示。

即为最小萃取剂用在X－y或X－Y坐标图上，出现某操作线与分配曲线相交或相切时对应的为最小萃取剂用量。

对于组分B、S完全不互溶的物系，萃取剂的最小用量可用下式计算：

即

适宜的萃取剂用量通常取为S=1，1～2.0⑷ 微分接触逆流萃取

微分接触逆流萃取操作常在塔式设备内进行。塔式设备的计算和气液传质设备一样，即要求确定塔高及塔径两个基本尺寸。① 塔高的计算

塔高的计算有两种方法，即（a）理论级当量高度法。

式中 HETS为理论级当量高度，m； h为萃取段的有效高度，m； n 为逆流萃取所需理论级数，无因次

（b）传质单元法（以萃取相为例）假设在操作条件下组分B、S完全不互溶，用质量比表示相组成，再若在整个萃取段内体积传质系数萃取段的有效高度可用下式计算： 式中

为萃余相的总传质单元高度，m ；

可视作常数，则

为总体积传质系数，kg/(m3·h·△x)为萃余相的总传质单元数；

萃取相的总传质单元高度或总体积传质系数由实验测定，也可从手册查得。萃余相的总传质单元数可用图解积分法求得。当分配系数K为常数时，平均推动力法或萃取因子法计算。萃取因子法的计算式

可用

当时。

2．塔径的计算

塔径的尺寸取决于两液相的流量及适宜的操作速度，可用下式计算：

式中 分别为连续相与分散相的体积流量，m3/s； 分别为连续相与分散相的空塔气速，m/s；

实际设计时，空塔速度可取液泛速度的50％～80％。关于液泛速度，许多研究者针对不同类型的萃取设备提出了经验或半经验的公式，还有的绘制成关联线图。

12.3 液一液萃取设备

12.3.1 概述

和气液传质过程相类似，在液一液萃取过程中，要求萃取相和萃余相在设备内密切接触，以实现有效的质量传递；尔后，又能使两相快速、完善分离，以提高分离效率。由于萃取操作两相密度差较小，对设备提出了更高的要求。1.为使两相密切接触、适度湍动、高频率的界面更新，可采用外加能量，如机械搅拌、射流和脉冲等；

2.为两相完善分离，除重力沉降分离外，还可采用离心分离（离心分离机、旋液分离器等）；

3.萃取设备的分类属两相接触方式，可分为逐级接触式和微分接触式两类；根据有无外功加入，可分为有回水量和无外加能量两种。工业上常用萃取设备的分类情况见相关章节 萃取设备的选择 根据物系性质、分离的难易和程度、设备特性等合理选取萃取设备类型和尺寸。

12.3.2萃取设备的选择

各种不同类型的萃取设备具有不同的特性,萃取过程中物系性质对操作的影响错综复杂.对于具体的萃取过程选择适宜设备的原则是:首先满足工艺条件和要求，然后进行经济核算,使设备费和操作费总和趋于最低.萃取设备的选择, 应考虑如下的因素: 1.所需的理论级数

当所需的理论级数不大于2-3级时,各种萃取设备均可满足要求;当所需的理论级数较多(如大于4-5级)时,可选用筛板塔;当所需的理论级数再多(如10-20级)时, 可选用有能量输入的设备,如脉冲塔,转盘塔,往复筛板塔,混合澄清槽等.2．生产能力

当处理量较小时,可选用填料塔,脉冲塔.对于较大的生产能力,可选用筛板塔, 转盘塔及混合-澄清槽.离心萃取器的处理能力也相当大.3.物系的物性性质

对界面张力较小,密度差较大的物系,可选用无外加能量的设备.对密度差小,界面张力小,易乳化的难分层物系,应选用离心萃取器.]对有较强腐蚀性的物系,宜选用结构简单的填料塔或脉冲填料塔.对于放射性元素的提取,脉冲塔和混合澄清槽用得较多.若物系中有固体悬浮物或在操作过程中产生沉淀物时,需周期停工清洗,一般可采用转盘萃取塔或混合澄清槽.另外,往复筛板塔和液体脉动筛板塔有一定的资清洗能力,在贸些场合也可考虑选用.4.物系的稳定性和液体在设备内的停留时间

对生产要考虑物料的稳定性,要求在萃取设备内停留时间短的物系,如抗菌素的生产.用离心萃取器合适;反之,若萃取物系中伴有缓慢的化学反应, 要求有足够的反应时间,选用混合-澄清槽为适宜.5.其它

在选用设备时,还需考虑其它一些因素,如:能源供应状况,在缺电的地区应尽可能选用依重力流动的设备;当厂房地面受到限制时,宜选用塔式设备, 而当厂房高度受到限制时,应选用混合澄清槽。

第三篇：萃取教案

第一节 化学实验基本方法（3）

分液和萃取

教学设计

冯雪媃 一．教材分析

萃取是高中化学必修1第一章《从实验学化学》的基本实验操作方法。萃取是一种新方法。学习这种方法，主要是让学生对物质分离和提纯的有更进一步的认识。

二、教学目标（1）、知识与技能

⒈ 知道什么是分液，初步学会分液的基本操作，理解其适用范围。⒉ 了解分液漏斗的种类和适用范围，学会使用分液漏斗。⒊ 知道什么是萃取、萃取剂，初步学会萃取的基本操作。⒋ 学会应用萃取和分液操作从碘水中提取碘。（2）、过程与方法

在化学学习和实验过程中，逐渐养成问题意识，能够发现和提出有价值的化学问题，学会评价和反思，逐步形成独立思考的能力，提高自主学习能力，善于与他人合作。（3）．情感、态度和价值观

建立提出问题、分析问题以及通过实验解决问题的科学思维。

三、教学重点和难点 教学重点：分液、萃取 教学难点：萃取

四、教学设计思路

在学习每个知识点时，先让学生预习，找出问题，再做探究性实验，在实验中分析问题，思考问题，再由实验上升到知识点的学习。这样就更加便于学生学习，学生也因此更加容易理解每个知识点。在教学中突出以下特点：

1、以实验为引导

通过实验引导学生发现问题，通过实验设计指导验证推论，培养学生发现和解决问题的能力。

2、以思维为核心

通过实验现象的观察分析，引导学生开展积极的思维活动，培养学生的辨析能力。

3、以学生为主体

通过组织讨论，发挥群体的智慧，完成知识的构建

五、仪器、药品

铁架台、烧杯、铁圈、分液漏斗（球形、锥形）、试管、试管架、胶头滴管；四氯化碳、苯、碘水、油水混合物。

六、教学过程

【PPT投影】引导学生指出蒸馏装置中的错误之处。【学生活动】观看、思考、回答。

【设计意图】检查学生对蒸馏知识的掌握情况。有利于知识的巩固。【问题引入】同学们，在前面我们共同学习了过滤、蒸发和蒸馏等混合物的分离和提纯方法，今天我们将继续学习剩下的两种分离和提纯方法，即分液和萃取。首先请大家根据所预习的知识回答以下问题？ 【PPT投影】

1、分离油和水的混合物用什么分离方法？

2、四氯化碳、苯、酒精、汽油等是有机溶剂，溶于水，不溶于水。

3、从碘水里如何提取碘？

【学生活动】结合预习的内容。学生积极思考，讨论、自由回答。【设计意图】了解学生学习的需要，营造了民主宽松的气氛。检查预习成果，潜意识强化自主学习的作用。培养了学生的表达能力。【过渡】我们来学习分离油水混合物的方法——分液。

【演示实验】介绍分液漏斗，演示分液操作（分离油水混合物）。⑴ 分液漏斗

球形分液漏斗——滴加反应液 锥形分液漏斗——分液 ⑵ 分液操作

① 检查分液漏斗是否漏水；

② 混合液体倒入分液漏斗，将分液漏斗置于铁圈上静置（如教材p9 图1-8）

③ 打开分液漏斗活塞，再打开旋塞，使下层液体（水）从分液漏斗下端放出，待油水界面与旋塞上口相切即可关闭旋塞； ④ 把上层液体（油）从分液漏斗上口倒出。【学生活动】倾听、观察、思考。【设计意图】让学生掌握分液漏斗的使用方法。

【归纳小结】我们已经知道什么是分液漏斗，也初步学会了分液操作。那么你能否总结出分液的适用分离什么样的混合物？

【学生活动】思考、交流，个别回答：分液适用于分离互不相溶的液体混合物。

【设计意图】让学生学会归纳。

【问题引入】四氯化碳、苯不溶于水，故四氯化碳与水的混合物、苯与水的混合物用分液的方法分离。哪四氯化碳、苯它们的密度比水大还是小？

【学生活动】积极讨论，各抒己见。

【实验探究1】取一支试管，先加适量的水，再加少量的四氯化碳，最后加少量的苯，观察现象。

【学生活动】认真观察，从实验现象容易得出结论：四氯化碳不溶于水，密度比水大，在水的下一层。苯不溶于水，密度比水小，在水的上一层。

【实验探究2】取2支试管，分别注入少量水和四氯化碳，然后均投入小粒碘，观察实验现象。

【提问】从实验中你能得出什么结论？

【学生活动】认真观察，从实验现象中容易的出结论：碘不易溶于水但易溶于四氯化碳。【设疑】

若在盛有四氯化碳和水的混合物中投入小粒碘，并不断振荡试管，现象会如何呢？请说出你的猜想和运用的依据。【学生分组讨论、师生交流】

组织学生对以上分组问题展开讨论，经过一段时间的讨论后，给机会学生发表见解，然后收集各组意见整理，大致有以下几种猜想：

猜想一：认为碘溶于四氯化碳而不溶于水，依据是碘最后落在四氯化碳层；

猜想二：认为碘溶于水而不溶于四氯化碳，依据是碘下落时先经过水层；

猜想三：认为碘溶于四氯化碳而不溶于水，依据是碘易溶于四氯化碳，而不易溶于水；

【实验探究3】在盛有四氯化碳和水的混合物的试管中投入小粒碘，并不断振荡试管，静置后观察现象。

【学生活动】认真观察，从实验现象中得出结论：水层基本无色。实验证明猜想三是正确的。【实验探究4】

[学生动手实验]把四氯化碳加入碘水中、振荡，注意观察、比较振荡前后的实验现象，从这个实验你能有什么启发？

【学生活动】实验、观察现象、相互交流。个别回答：振荡前上层棕黄色，下层无色，振荡后上层无色，下层紫红色；碘会从溶解度较小的(水)溶剂中转移到溶解度较大的（四氯化碳）溶剂中。

【设计意图】通过问题引入，实验探究，让学生了解新知，培养学生观察和思考能力。【探索新知】其实刚才所做的实验就是从碘水中用四氯化碳萃取碘。那么你能否归纳出萃取的定义呢？

【学生活动】倾听、思考、交流。个别回答：利用溶质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度的差别，用溶解度叫大的溶剂把溶质从溶解度较小的溶剂中提取出来的操作叫萃取。【设计意图】让学生学会归纳。

【讲解】在萃取中，溶解度较大的溶剂我们把它称做萃取剂，那么可以用作萃取剂的物质有那些特殊的要求？请从刚才的实验进行思考。【学生活动】思考、交流。个别回答：①与原溶剂互不溶；②与溶质不发生化学反应；③溶质在其中的溶解度远大于溶质在原溶剂中的溶解度。

【设计意图】让学生学会分析问题，学会由特殊到一般的规律。【思考与交流】大家知道碘酒吗？我们能否利用酒精萃取碘水中的碘？为什么？我们还可以选择哪些物质来萃取碘水中的碘？已知碘在有机溶剂中的溶解度大于在水中的溶解度。

【学生活动】思考、交流。个别回答：①不能用酒精萃取，因为酒精与水互溶；②还可以利用汽油、煤油、苯等。【设计意图】巩固新知，拓展新知。

【归纳小结】这节课我们通过实验探究，学习了分离互不相溶的液体混合物的方法——分液，也学会了利用萃取剂把溶质从原溶剂中提取出来的方法——萃取。通过学习你知道萃取和分液的关系吗？ 【学生活动】倾听、思考、交流。个别回答：萃取之后经常会利用分液作进一步的分离、提纯。【课堂检测】见导学案

【设计意图】检测学生对本节课的课堂效果是否达到高效。【课后作业】复习本节课内容

七、板书设计

§1—1化学实验基本方法

二、混合物的分离和提纯

4、分液

⑴ 适用范围：分离互不相溶的液体混合物。如油水混合物。⑵ 仪器：分液漏斗 ⑶ 操作要点：

① 检查分液漏斗是否漏水；

② 混合液体倒入分液漏斗，将分液漏斗置于铁圈上静置； ③ 打开分液漏斗活塞，再打开旋塞，使下层液体从分液漏斗下端放出，待油水界面与旋塞上口相切即可关闭旋塞； ④ 把上层液体从分液漏斗上口倒出。

5、萃取 ⑴ 定义：

利用溶质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度的差别，用溶解度叫大的溶剂把溶质从溶解度较小的溶剂中提取出来的操作叫萃取。⑵ 萃取剂的要求 ① 与原溶剂互不溶； ② 与溶质不发生化学反应；

③ 溶质在其中的溶解度远大于溶质在原溶剂中的溶解度。常用萃取剂：四氯化碳、苯、汽油、煤油

八、教学反思

、

第四篇：化工原理课程设计

化工原理课程设计

摘 要 本次设计是针对二元物系的精馏问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等，是较完 整的精馏设计过程。我们对此塔进行了工艺设计，包括它的辅助设备及进出口管路的计算，画出了塔板负荷性能图，并对设计结果进行了汇总。此次设计的筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备。此设计的精馏装置包括精馏 塔，再沸器，冷凝器等设备，热量自塔釜输入，物料在塔内经多次部分气化与部分冷凝进 行精馏分离，由塔顶产品冷凝器中的冷却介质将余热带走。本次设计是精馏塔及其进料预 热的设计，分离质量分数为 20％的苯-甲苯溶液，使塔顶产品苯的质量分数达到 95%，塔 底釜液质量分数为 2%。综合工艺操作方便、经济及安全等多方面考虑，本设计采用了筛板塔对苯-甲苯进行分 离提纯，塔板为碳钢材料，按照逐板计算求得理论板数为 12。根据经验式算得全塔效率为 0.5386。塔顶使用全凝器，部分回流。精馏段实际板数为 10，提馏段实际板数为 13。实际 加料位置在第 11 块板。精馏段弹性操作为 2.785，提馏段弹性操作为 2.864。塔径为 1.4m。通过板压降、漏液、液泛、液沫夹带的流体力学验算，均在安全操作范围内。确定了操作 点符合操作要求。

关键词：苯-甲苯；精馏；负荷性能图；精馏塔设备结构-I-化工原理课程设计

Abstract This design is in two yuan of the distillation analysis, selection, calculation, calculation and drawing, is a complete distillation design process.This tower was process design, including its auxiliary equipment and import and export pipeline calculation, draw plate load performance diagram, and the design results are summarized.The design of the sieve plate tower is the chemical industry in the production of gas-liquid mass transfer equipment.The design of rectifying device comprises a distillation column reboiler, condenser and other equipment, heat from the reactor input, material in the column after repeated partial gasification and partial condensation distillation separation by top product condenser cooling medium to heat away.The design of distillation column and its feed preheating design, separation and mass fraction of 20% benzeneII-化工原理课程设计 前 言 课程设计是化工原理课程的一个非

第五篇：化工原理总结

化工原理总结

张晓阳

2013-2015 第一章 流体流动 1.牛顿黏性定律

2.流体静力学的方程运用：

（1）测压力：U管压差计，双液U管微压差计（2）液位测量。（3）液封高度的测量。3.湍流和层流。

4.流体流动的基本方程：连续性方程（质量守恒原理），能量守恒方程（包括内能，动能，压力能，位能），伯努利方程。

5.边界层与边界层分离现象：边界层分离条件：流体具有粘性和流体流动的过程中存在逆压梯度。工程运用;飞机的机翼，轮船的船体等均为流线形，原因是为减小边界层分离造成的流体能量损失。6.流体的管内流动的阻力计算:（1)流体在管路中产生的阻力：摩擦阻力（直管阻力）和形体阻力（局部阻力）

形体阻力的来源：流体流经管件、阀门以及管截面的突然扩大和缩小等局部地方引起边界层分离造成的阻力。

（2)管内层流的摩擦阻力的计算:范宁公式和哈根—泊谡叶公式。管内湍流的摩擦阻力的计算：经验公式。

（3)管路上的局部阻力：当量长度法和阻力系数法。7.流量的测量（知识点综合运用）（1）测速管（2）孔板流量计（3）文丘里流量计（4）转子流量计

第二章 流体输送机械

1.离心泵的工作原理及基本结构 2.离心泵的基本方程

3.离心泵的理论压头影响因素分析（叶轮转速和直径，叶片的几何形状，理论流量，液体密度）4.离心泵的特性方程

5.离心泵的性能参数（流量，扬程，效率，有效功率和轴功率）6.离心泵的安装高度 7.离心泵的汽蚀现象;8.离心泵的抗汽蚀性能：NPSH，离心泵的允许安装高度。9.离心泵的工作点 10.离心泵的类型

11.其他类型化工用泵：往复泵（计量泵、隔膜泵、活塞泵）、回转式泵、旋涡泵。12.气体输送和压缩机械（通风机、鼓风机、压缩机、真空泵）

第三章非均相混合物分离及固体流态化

1.颗粒的特性 2.降尘室的工作原理 3.沉降槽的工作原理

4.离心沉降的典型设备是旋风分离器，其原理。

5.过滤操作的原理（化工中应用最多的是以压力差为推动力的过滤）、过滤基本方程、过滤速率与过滤速度

6.过滤设备：板框压滤机、加压叶虑机、转筒真空过滤机 7.间歇、连续过滤机的生产能力

第四章 液体搅拌

1.搅拌额目的。

2.搅拌器的两个基本功能及适用场所。3.均相液体搅拌的机理是什么。4.选择放大准则的基本要求是什么。

第五章 传热

1.传热方式: 热传导，对流，热辐射(1)导热 若物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为热传导（导热）。(2)对流传热

热对流是指流体各部分之间发生相对位移、冷热流体质点相互掺混所引起的热量传递。热对流仅发生在流体之中, 而且必然伴随有导热现象。（3）辐射传热

任何物体, 只要其绝对温度不为零度(0K), 都会不停地以电磁波的形式向外界辐射能量, 同时又不断地吸收来自外界物体的辐射能, 当物体向外界辐射的能量与其从外界吸收的辐射能不相等时, 该物体就与外界产生热量的传递。这种传热方式称为热辐射。

2.冷热流体热交换方式：(1)直接接触式换热(2)蓄热式换热(3)间壁式换热

3.热传导：平壁传热速率，n层平壁的传热速率方程；圆筒壁的热传导（单层和多层）

4.换热器的传热计算：总传热系数的计算 5.传热计算方法：平均温度差法，传热单元数法！6.对流传热原理及其传热系数的计算

7.辐射传热：黑体，镜体，透热体和灰体，物体的辐射能力 8.换热器

（1）分类：混合式换热器，蓄热式换热器，间壁式换热器（2）间壁式换热器：管壳式换热器（固定管板式换热器，浮头式换热器，U型管式换热器），蛇管换热器，套管换热器。

（3）换热器传热过程的强化：增大传热面积S，增大平均温度差，增大总传热系数K（4）换热器设计的基本原则

第六章 蒸发

1.蒸发的目的：（1)制取增溶的液体产品（2）纯净溶剂的制取（3）回收溶剂 2.蒸发的概念

3.蒸发过程的分类及蒸发过程的特点 4.蒸发设备:循环冷却器

第七章传质与分离过程概论

1.传质的分离的方法：平衡分离，速率分离。

2.质量传递的方式：分子传质（分子扩散）和对流传质（对流扩散）（1）分子扩散：菲克定律

（2）对流传质：涡流扩散，对流传质机理，相际间的传质（双模模型,溶质渗透模型)3.传质设备：板式塔和填料塔。

第八章 气体吸收

1.气体吸收的运用：

2.吸收操作：并流操作和逆流操作 3.气体吸收的分类：

4.吸收剂的选择：（1）溶解度（2）选择性（3）挥发度（4）粘度 5.吸收过程的相平衡关系：通常用气体在液体中的溶解度及亨利定律表示。

6..相平衡关系的应用：判断传质进行的方向，确定传质的推动力，指明传质进行的极限。

7.吸收过程的速率关系：膜吸收速率方程（气膜、液膜吸收速率方程），总吸收速率方程。

8.低组成气体吸收的计算：全塔物料衡算，操作线方程 9.吸收剂用量的确定:（1）最小液气比（2）适宜的液气比 10.吸收塔有效高度的计算：（1）传质单元数法（2）等板高度法 11.其他吸收与解吸 12.填料塔

（1）塔填料：散装填料与规整填料等

（2）填料塔的内件：填料支撑装置，填料压紧装置，液体分布装置，液体收集及再分布装置。

（3）填料塔流体力学能与操作特性

第九章 蒸馏 一．相关概念：

1、蒸馏：利用混合物中各组分间挥发性不同的性质，人为的制造气液两相，并使两相接触进行质量传递，实现混合物的分离。

2、拉乌尔定律：当气液平衡时溶液上方组分的蒸汽压与溶液中该组分摩尔分数成正比。

3、挥发度：组分的分压与平衡的液相组成（摩尔分数）之比。

4、相对挥发度：混合液中两组分挥发度之比。

5、精馏：是利用组分挥发度的差异，同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。

6、理论板：气液两相在该板上进行接触的结果，将使离开该板的两相温度相等，组成互成平衡。

7、采出率：产品流量与原料液流量之比。

8、操作关系：在一定的操作条件下，第n层板下降液相的组成与相邻的下一层（n+1）板上升蒸汽的组成之间的函数关系。

9、回流比：精流段下降液体摩尔流量与馏出液摩尔流量之比。

10、最小回流比：两条操作线交点落在平衡曲线上，此时需要无限多理论板数的回流比。

11、全塔效率：在一定分离程度下，所需的理论板数和实际板数之比。

12、单板效率：是气相或液相通过一层实际板后组成变化与其通过一层理论板后组成变化之比值。

二：单级蒸馏过程：平衡蒸馏和简单蒸馏及其计算 三：多级精馏过程：精馏（连续精馏和间歇精馏）

四：两组分连续精馏的计算：全塔物料衡算和操作线方程，理论板层数的计算（图解法、逐板计算法和简捷法），最小回流比的计算及选择。

五：间歇精馏和特殊精馏以及多组分精馏概述（了解部分）六:板式塔

(1)塔板类型：泡罩塔，筛孔塔板和浮阀塔板。(2)塔高及塔径的计算(3)塔板的结构：溢流装置

(4)板式塔的流体力学性能和操作特性

第十一章 干燥

一、名词解释

1、干燥:用加热的方法除去物料中湿分的操作。

2、湿度（H）:单位质量空气中所含水分量。

3、相对湿度（）:在一定总压和温度下，湿空气中水蒸气分压与同温度下饱和水蒸气压比值。

4、饱和湿度(s):湿空气中水蒸气分压等于同温度下水的饱和蒸汽压时的湿度。

5、湿空气的焓（I）:每kg干空气的焓与其所含Hkg水汽的焓之和。

6、湿空气比容(vH):1kg干空气所具有的空气及Hkg水汽所具有的总体积。

7、干球温度(t):用普通温度计所测得的湿空气的真实温度。

8、湿球温度(tw):用湿球温度计所测得湿空气平衡时温度。

9、露点(td);不饱和空气等湿冷却到饱和状态时温度。

10、绝对饱和温度(tas)：湿空气在绝热、冷却、增湿过程中达到的极限冷却温度。

11、结合水分：存在于物料毛细管中及物料细胞壁内的水分。

12、平衡水分：一定干燥条件下物料可以干燥的程度。

13、干基含水量：湿物料中水分的质量与湿物料中绝干料的质量之比。

14、临界水分：恒速段与降速段交点含水量。

15、干燥速率：单位时间单位面积气化的水分质量。二：湿空气的性质及湿度图 三：干燥过程的物料衡算与热量衡算 四：干燥速率与干燥时间 五：真空冷冻干燥

六：干燥器：厢式干燥器，转筒干燥器，气流干燥器，流化床干燥器，喷雾干燥器真空冷冻干燥器等 七：增湿与减湿