第一篇：化工原理結晶、萃取教案

結晶、萃取

1.結晶器

用于結晶操作的設備。結晶器的類型很多，按溶液獲得過飽和狀態的方法可分蒸發結晶器和冷卻結晶器；按流動方式可分母液循環結晶器和晶漿（即母液和晶體的混合物）循環結晶器；按操作方式可分連續結晶器和間歇結晶器。一種槽形容器，器壁設有夾套或器內裝有蛇管，用以加熱或冷卻槽內溶液。結晶槽可用作蒸發結晶器或冷卻結晶器。為提高晶體生產強度，可在槽內增設攪拌器。結晶槽可用于連續操作或間歇操作。間歇操作得到的晶體較大，但晶體易連成晶簇，夾帶母液，影響產品純度。這種結晶器結構簡單，生產強度較低，適用于小批量產品（如化學試劑和生化試劑等）的生產。

1.1強制循環蒸發結晶器

一種晶漿循環式連續結晶器（圖1）。操作時,料液自循環管下部加入，與離開結晶室底部的晶漿混合后，由泵送往加熱室。

1.2DTB型蒸發結晶器

即導流筒-擋板蒸發結晶器，也是一種晶漿循環式結晶器。1.3奧斯陸型蒸發結晶器

又稱為克里斯塔爾結晶器，一種母液循環式連續結晶器。2.萃取

液－液萃取又稱溶劑萃取，是向液體混合物中加入適當溶劑(萃取劑)，利用原混合物中各組分在溶劑中溶解度的差異，使溶質組分A從原料液轉換到溶劑S的過程，它是三十年代用于工業生產的新的液體混合物分離技術。隨著萃取應用領域的擴展，回流萃取，雙溶劑萃取，反應萃取，超臨界萃取以及液膜分離技術相繼問世，使得萃取成為分離液體混合物很有生命力的單元操作之一。蒸餾和萃取均屬分離液體混合物的單元操作，對于一種具體的混合物，要會經濟合理化的選擇適宜的分離方法。一般工業萃取過程分為如下三個基本階段：

1.1混合過程 將一定量的溶劑加入到原料液中，采取措施使之充分混合，以實現溶質由原料向溶劑的轉移的過程；

1.2沉降分層 分離出萃取相與萃余相。1.3脫出溶劑 獲得萃取液與萃余液，回收的萃取劑循環使用。翠取過程可在逐級接觸式或微分接觸式設備中進行，可連續操作也可分批進行。

3.1 液-液萃取設備

和氣-液傳質過程類似, 在液-液萃取過程中, 要求在萃取設備內能使兩相密切接觸并伴有較高程度的湍動,以實現兩相之間的質量傳遞;而后,又能較快地分離.但是, 由于液液萃取中兩相間的密度差較小,實現兩相的密切接觸和快速分離.要比氣液系統困難的多.為了適應這種特點,出現了多種結構型式的萃取設備。目前,為了工業所采用的各種類型設備已超過30種,而且還不斷開發出新型萃取設備。根據兩相的接觸方式,萃取設備可分為逐級接觸式和微分接觸式兩大類;根據有無外功輸入,又可分為有外能量和無外能量兩種。工業上常用萃取設備的分類情況如下表: 本接簡要介紹一些典型的萃取設備及其操作特性。

3.2混合-澄清槽

混合-澄清槽是最早使用,而且目前仍廣泛用于工業生產的一種典型逐級接觸式萃取設備。它可單級操作,也可多級組合操作.每個萃取級均包括混合槽和澄清槽兩個主要部分。為了使不互溶液體中的一相被分散成液滴而均勻分散到另一相中,以加大相際接觸面積并提高傳質速率,混合槽中通常安裝攪拌裝置.也可用脈沖或噴射器來實現兩相的充分混合。澄清器的作用是將已接近于平衡狀態的兩液相進行有效的分離.4.塔式萃取設備

習慣上,將高徑比很大的萃取裝置統稱為塔式萃取設備.為了獲得滿意的萃取效果, 塔設備應具有分散裝置,以提供兩相混合和分離所采用的措施不同,出現不同結構型式的萃取塔。

4.1填料萃取塔

用于萃取的填料塔與用于氣－液傳質過程的填料塔結構上基本相同，即在塔體內支承板上充填一定高度的填料層。萃取操作時，連續相充滿整個塔中，分散相以液滴狀通過連續相。5.萃取設備的選擇

各種不同類型的萃取設備具有不同的特性,萃取過程中物系性質對操作的影響錯綜復雜.對于具體的萃取過程選擇適宜設備的原則是:首先滿足工藝條件和要求，然后進行經濟核算,使設備費和操作費總和趨于最低.萃取設備的選擇, 應考慮如下的因素: 5.1所需的理論級數

當所需的理論級數不大于2-3級時,各種萃取設備均可滿足要求;當所需的理論級數較多(如大于4-5級)時,可選用篩板塔;當所需的理論級數再多(如10-20級)時, 可選用有能量輸入的設備, 5.2生產能力

當處理量較小時,可選用填料塔,脈沖塔.對于較大的生產能力,可選用篩板塔, 轉盤塔及混合-澄清槽.離心萃取器的處理能力也相當大.5.5其它

在選用設備時,還需考慮其它一些因素,如:能源供應狀況,在缺電的地區應盡可能選用依重力流動的設備;當廠房地面受到限制時,宜選用塔式設備, 而當廠房高度受到限制時,應選用混合澄清槽。

四、課堂小結

本節課所學知識點比較多，但應分清主次，應重點復習需掌握結晶和萃取的定義，了解相關設備的結構及工作原理。

五、布置作業

課后習題3（34-46）。

第二篇：化工原理 電子教案 第八章 固液萃取

12萃取

本章學習要求

1.熟練掌握萃取過程的原理；部分互溶物系的液-液相平衡關系；萃取過程（包括單級萃取、多級錯流萃取和多級逆流萃取）的計算；對于組分B、S部分互溶體系，要會熟練地利用杠桿規則在三角形相圖上迅速準確的進行萃取過程計算；對于組分B、S不互溶體系，則可仿照吸收的計算方法。

2.理解溶劑選擇的原則；影響萃取操作的因素；萃取劑和操作條件的合理選擇；萃取過程的強化措施。

3.了解萃取操作的經濟性；萃取操作的工業應用；液-液萃取設備及選用。

12.1 概述

液－液萃取又稱溶劑萃取，是向液體混合物中加入適當溶劑(萃取劑)，利用原混合物中各組分在溶劑中溶解度的差異，使溶質組分A從原料液轉換到溶劑S的過程，它是三十年代用于工業生產的新的液體混合物分離技術。隨著萃取應用領域的擴展，回流萃取，雙溶劑萃取，反應萃取，超臨界萃取以及液膜分離技術相繼問世，使得萃取成為分離液體混合物很有生命力的單元操作之一。

蒸餾和萃取均屬分離液體混合物的單元操作，對于一種具體的混合物，要會經濟合理化的選擇適宜的分離方法。

一般工業萃取過程分為如下三個基本階段：

1.混合過程 將一定量的溶劑加入到原料液中，采取措施使之充分混合，以實現溶質由原料向溶劑的轉移的過程；

2.沉降分層 分離出萃取相與萃余相。

3.脫出溶劑 獲得萃取液與萃余液，回收的萃取劑循環使用。

萃取過程可在逐級接觸式或微分接觸式設備中進行，可連續操作也可分批進行。

12.2 液液相平衡 12.2.1三角形相圖

根據組分間的互溶度，三元混合體系可分為兩類：

（1）Ⅰ類物系組分A、B及A、S分別完全互溶，組分B、S部分互溶或完全不互溶；（2）Ⅱ類物系 組分A、S及組成B、S形成兩對部分互溶體系 本章重點討論Ⅰ類物系連續操作的逐級接觸萃取過程。

12.2.1 三元體系的相平衡關系

萃取過程以相平衡為極限。相平衡關系是進行萃取過程計算和分析過程影響因素的基本依據之一。

對于組分B、S部分互溶物系，相的組成、相平衡關系和萃取過程的計算，采用等腰三角形相圖最為方便。常用質量百分率或質量分率表示相組成。1 相組成在三角形相圖上的表示

三角形的三個頂點分別表示純組分A、B、S。

三角形的邊AB、AS和SB依次表示組分A與B、A與S以及S與 B的二元混合液。

三角形內任意一點代表三元混合液的組成。2 相平衡關系在三角形相圖上的表示

⑴溶解度曲線、聯結線、輔助曲線和臨界混熔點

要能夠根據一定條件下測得的溶解度數據和共軛相的對應組成在三角形相圖上準確作出溶解度曲線、聯結線、輔助曲線（又稱共軛曲線），并確定臨界混溶點。會利用輔助曲線由一已知相組成點確定與之平衡的另一相組成點的坐標位置。

溶解度曲線將三角形分成單相區（均相區）與兩相區，萃取操作只能在兩相區中進行。

① 不同物系在相同溫度下具有不同形狀的溶解度曲線。

② 同一物系，當溫度變化時．可引起溶解度曲線和兩相區面積的變化，甚至發生物系的轉化。一般溫度升高，組分間互溶度加大，兩相區面積縮小，不利于萃取分離。

一定溫度下，同一物系的聯結線傾斜方向隨溶質組成而變，即各聯結線一般互不平行，少數物系聯結線的傾斜方向也會發生改變（等溶度體系）。⑴分配系數和分配曲線

① 分配系數 在一定溫度下，溶質A在平衡的萃取相和萃余相中組成之比稱為分配系數，即

同樣，對干組分B也可寫出相應表達式：

在操作條件下，若組分B、S互不相溶，則以質量比表示相組成的分配系數可改寫成如下式，即

② 分配曲線 若主要關心溶質A在平衡的兩液相中的組成關系，則可在直角坐標圖上表示相組成，即在直角坐標圖畫出X－y關系曲線，此即分配曲線。在操作條件下，若組分B、S不互溶，則可仿照吸收中平衡曲線的方法作出以質量比表示相組成的XY相圖。再若在操作范圍內，以質量比表示相組成的分配系數K為常數，平衡關系可表示為直線方程，即

分配曲線為通過原點的直線。3 萃取過程在三角形相圖上的表示（1）萃取過程的三個基本階段

萃取過程的三個基本階段可在三角形相圖上清晰地表達出來。① 混合

將Skg的萃取劑加到 F kg的料液中并混勻，即得到總量為 M kg 的混合液，其組成由點M的坐標位置讀取。

式中，F為料液量，kg或kg／s；S為萃取劑的量，kg或 kg／s；M為混合液的總量，kg或kg／s；xF為原料液中溶質的質量分率； ys為溶劑中溶質的質量分率，對于純溶劑，ys=0 Xm為混合液中溶質的質量分率。② 沉降分層

混合液沉降分層后，得到平衡的兩液相E、R，其組成由圖上讀得，各相的量由杠桿規則及總物料衡算求得，即

式中 E為萃取相的量，kg或kg/s；

R為萃余相的量，kg 或kg/s、分別代表線段的長度。

圖中的M點稱為和點，R、E或F、S稱為差點。③ 脫除溶劑

和萃余液，若將得到的萃取相及萃余相完全脫除溶劑，則得到萃取液其組成由圖上讀得，其量利用杠桿規則確定，即

或

F=+

杠桿規則是物料衡算過程的圖解表示，萃取過程在三角形相圖上的表示和計算，關鍵在干熟練地運用杠桿規則。（2）萃取劑的選擇

萃取劑的選擇是萃取操作分離效果和是否經濟的關鍵。選擇萃取劑時時主要考慮如下因素。

① 萃取劑的選擇性和選擇性系數

選擇性是指萃取劑S對原料液中兩個組分溶解能力的差異，可用選擇性系數來表示，其對應于蒸餾中的相對揮發度，統稱為分離因子。萃取操作中值均應大于1。值越大，越有利于組分的分離；若=1，萃取相和萃余相脫除溶劑S后將具有相同的組成，且均等于原料液的組成，無分離能力，說明所選擇的萃取劑是不適宜的。

當在操作條件下組分B、S可視作不互溶時，② 組分B、S間的互溶度

組分B、S間的互溶度愈小愈有利萃取分離，完全不互溶為理想情況。③ 萃取劑回收的難易 易于回收可降低能量消耗。④ 其它

兩相密度差要大，界面張力適中，粘度與凝固點要低，化學及熱穩定，無毒不易燃，來源充，價格低廉等。

=0，選擇性系數趨于無窮大。

12.2 萃取過程的計算

重點討論級式接觸萃取過程的計算，且假設各級均為理論級。1．單級接觸萃取

單級萃取操作中，通常有兩種類型計算：（1）已知原料液組成及其處理量，規定萃余相組成，要求計算萃取劑用

。量、萃余相的量及、萃取相的組成萃取劑的用量可利用杠桿規則確定：

或

萃取相的組成由其坐標位置從圖上讀得，E相和R相的量用杠桿規則和物料衡算式計算。（2）已知原料液的組成及其處理量、要求計算萃取相、萃余相的量及兩相的組成。此類計算需利用輔助曲線通過和點M試差法作聯結鮮．兩相組成由聯結線兩端的坐標位置讀得，兩相的量用杠桿規則和物料衡算式計算。當組分B、S可視作完全不互溶時，則以質量比表示相組成的物料衡算式為

一般可由點S作溶解度曲線的經過單級萃取后所能獲得的最高萃取液組成切線而確定。

2．多級錯流接觸萃取

多級錯流接觸萃取操作的特點是：每級都加入新鮮溶劑，前級的萃取相為后級的原料，傳質推動力大。只要級數足夠多，最終可獲得所希望的萃取率，其缺點是溶劑用量較多。

多級錯流接觸萃取設計型計算中，通常已知F、XF。及各級溶劑用量Si，規定最終萃余相組成，要求計算所需理論級數。

根據組分B、S的互溶度，萃取理論級數的計算有如下三種方法： ①

② 組分B、S不互溶時的直角坐標圖解法

設各級溶劑用量相等，則各級萃取相中的溶劑和萃余相中的稀釋劑B均可視作常量，在X�Y坐標上求解萃取級數非常簡便。

錯流萃取的操作線方程式為

在X－Y坐標圖上求解萃取理論級數的步驟略。③ 解析法求解理論級數

若在操作條件下，組分B、S可視作完全不互溶，且以質量比表示相組成的分配系數K可視作常數，再若各級溶劑用量相等，則所需萃取級數可用下式計算：

⑶ 多級逆流接觸萃取

多級逆流接觸萃取操作的特點是：大多為連續操作，平均推動力大、分離效率高、達到規定萃取率溶劑用量最少。

多級逆流萃取的設計型計算中，原料液處理量F及其組成成均由工藝條件規定，溶劑用量S及其組成所需的理論級數。、最終萃余相組

由經濟權衡而選定，要求計算根據組分B、S的互溶度及平衡關系，理論級數的計算可分別采用如下方法。① 組分B、S部分互溶時的圖解計算法

對于組分B、S部分互溶物系，常在三角形坐標圖上利用平衡關系和操作關系，用逐級圖解法求解理論級數。多級逆流萃取的操作線方程式為

式中的稱為操作點，為各條操作線上的共同點，可將其視為通過各級的“凈流量”。為虛擬量，通常由

與的延長線交點來確定點的位置。

若萃取過程所需理論級數較多時，可在直角坐標圖上繪出分配曲線與操作線，在操作線與分配曲線之間畫階梯求解理論級數。② 組分B、S不互溶時理論級數的計算

根據平衡關系情況，可用圖解法和解析法求解理論級數。

在X－Y坐標圖上求解理論級數的方法與脫吸計算十分相似。此時的操作線方程式為

若在操作范圍內以質量比表示相組成的分配系數為常數時，可用下式求解理論級數：

再若分配曲線與操作線為互相平行的直線時（即為），所需理論級數可表示

③ 溶劑比（或）和萃取劑的最小用量

和精餾中的回流比 R、吸收中的液氣比 L／V相對應，萃取中的溶劑比 S／F（或 S／B）表示了萃取用量對設備費和操作費的影響，達到指定分離程度需要無窮多個理論級時所對應的萃取劑用量為最小溶劑用量，用在三角形相圖上，出現某條操作線與聯結線重合時對應的量。

表示。

即為最小萃取劑用在X－y或X－Y坐標圖上，出現某操作線與分配曲線相交或相切時對應的為最小萃取劑用量。

對于組分B、S完全不互溶的物系，萃取劑的最小用量可用下式計算：

即

適宜的萃取劑用量通常取為S=1，1～2.0⑷ 微分接觸逆流萃取

微分接觸逆流萃取操作常在塔式設備內進行。塔式設備的計算和氣液傳質設備一樣，即要求確定塔高及塔徑兩個基本尺寸。① 塔高的計算

塔高的計算有兩種方法，即（a）理論級當量高度法。

式中 HETS為理論級當量高度，m； h為萃取段的有效高度，m； n 為逆流萃取所需理論級數，無因次

（b）傳質單元法（以萃取相為例）假設在操作條件下組分B、S完全不互溶，用質量比表示相組成，再若在整個萃取段內體積傳質系數萃取段的有效高度可用下式計算： 式中

為萃余相的總傳質單元高度，m ；

可視作常數，則

為總體積傳質系數，kg/(m3·h·△x)為萃余相的總傳質單元數；

萃取相的總傳質單元高度或總體積傳質系數由實驗測定，也可從手冊查得。萃余相的總傳質單元數可用圖解積分法求得。當分配系數K為常數時，平均推動力法或萃取因子法計算。萃取因子法的計算式

可用

當時。

2．塔徑的計算

塔徑的尺寸取決于兩液相的流量及適宜的操作速度，可用下式計算：

式中 分別為連續相與分散相的體積流量，m3/s； 分別為連續相與分散相的空塔氣速，m/s；

實際設計時，空塔速度可取液泛速度的50％～80％。關于液泛速度，許多研究者針對不同類型的萃取設備提出了經驗或半經驗的公式，還有的繪制成關聯線圖。

12.3 液一液萃取設備

12.3.1 概述

和氣液傳質過程相類似，在液一液萃取過程中，要求萃取相和萃余相在設備內密切接觸，以實現有效的質量傳遞；爾后，又能使兩相快速、完善分離，以提高分離效率。由于萃取操作兩相密度差較小，對設備提出了更高的要求。1.為使兩相密切接觸、適度湍動、高頻率的界面更新，可采用外加能量，如機械攪拌、射流和脈沖等；

2.為兩相完善分離，除重力沉降分離外，還可采用離心分離（離心分離機、旋液分離器等）；

3.萃取設備的分類屬兩相接觸方式，可分為逐級接觸式和微分接觸式兩類；根據有無外功加入，可分為有回水量和無外加能量兩種。工業上常用萃取設備的分類情況見相關章節 萃取設備的選擇 根據物系性質、分離的難易和程度、設備特性等合理選取萃取設備類型和尺寸。

12.3.2萃取設備的選擇

各種不同類型的萃取設備具有不同的特性,萃取過程中物系性質對操作的影響錯綜復雜.對于具體的萃取過程選擇適宜設備的原則是:首先滿足工藝條件和要求，然后進行經濟核算,使設備費和操作費總和趨于最低.萃取設備的選擇, 應考慮如下的因素: 1.所需的理論級數

當所需的理論級數不大于2-3級時,各種萃取設備均可滿足要求;當所需的理論級數較多(如大于4-5級)時,可選用篩板塔;當所需的理論級數再多(如10-20級)時, 可選用有能量輸入的設備,如脈沖塔,轉盤塔,往復篩板塔,混合澄清槽等.2．生產能力

當處理量較小時,可選用填料塔,脈沖塔.對于較大的生產能力,可選用篩板塔, 轉盤塔及混合-澄清槽.離心萃取器的處理能力也相當大.3.物系的物性性質

對界面張力較小,密度差較大的物系,可選用無外加能量的設備.對密度差小,界面張力小,易乳化的難分層物系,應選用離心萃取器.]對有較強腐蝕性的物系,宜選用結構簡單的填料塔或脈沖填料塔.對于放射性元素的提取,脈沖塔和混合澄清槽用得較多.若物系中有固體懸浮物或在操作過程中產生沉淀物時,需周期停工清洗,一般可采用轉盤萃取塔或混合澄清槽.另外,往復篩板塔和液體脈動篩板塔有一定的資清洗能力,在貿些場合也可考慮選用.4.物系的穩定性和液體在設備內的停留時間

對生產要考慮物料的穩定性,要求在萃取設備內停留時間短的物系,如抗菌素的生產.用離心萃取器合適;反之,若萃取物系中伴有緩慢的化學反應, 要求有足夠的反應時間,選用混合-澄清槽為適宜.5.其它

在選用設備時,還需考慮其它一些因素,如:能源供應狀況,在缺電的地區應盡可能選用依重力流動的設備;當廠房地面受到限制時,宜選用塔式設備, 而當廠房高度受到限制時,應選用混合澄清槽。

第三篇：萃取教案

第一節 化學實驗基本方法（3）

分液和萃取

教學設計

馮雪媃 一．教材分析

萃取是高中化學必修1第一章《從實驗學化學》的基本實驗操作方法。萃取是一種新方法。學習這種方法，主要是讓學生對物質分離和提純的有更進一步的認識。

二、教學目標（1）、知識與技能

⒈ 知道什么是分液，初步學會分液的基本操作，理解其適用范圍。⒉ 了解分液漏斗的種類和適用范圍，學會使用分液漏斗。⒊ 知道什么是萃取、萃取劑，初步學會萃取的基本操作。⒋ 學會應用萃取和分液操作從碘水中提取碘。（2）、過程與方法

在化學學習和實驗過程中，逐漸養成問題意識，能夠發現和提出有價值的化學問題，學會評價和反思，逐步形成獨立思考的能力，提高自主學習能力，善于與他人合作。（3）．情感、態度和價值觀

建立提出問題、分析問題以及通過實驗解決問題的科學思維。

三、教學重點和難點 教學重點：分液、萃取 教學難點：萃取

四、教學設計思路

在學習每個知識點時，先讓學生預習，找出問題，再做探究性實驗，在實驗中分析問題，思考問題，再由實驗上升到知識點的學習。這樣就更加便于學生學習，學生也因此更加容易理解每個知識點。在教學中突出以下特點：

1、以實驗為引導

通過實驗引導學生發現問題，通過實驗設計指導驗證推論，培養學生發現和解決問題的能力。

2、以思維為核心

通過實驗現象的觀察分析，引導學生開展積極的思維活動，培養學生的辨析能力。

3、以學生為主體

通過組織討論，發揮群體的智慧，完成知識的構建

五、儀器、藥品

鐵架臺、燒杯、鐵圈、分液漏斗（球形、錐形）、試管、試管架、膠頭滴管；四氯化碳、苯、碘水、油水混合物。

六、教學過程

【PPT投影】引導學生指出蒸餾裝置中的錯誤之處。【學生活動】觀看、思考、回答。

【設計意圖】檢查學生對蒸餾知識的掌握情況。有利于知識的鞏固。【問題引入】同學們，在前面我們共同學習了過濾、蒸發和蒸餾等混合物的分離和提純方法，今天我們將繼續學習剩下的兩種分離和提純方法，即分液和萃取。首先請大家根據所預習的知識回答以下問題？ 【PPT投影】

1、分離油和水的混合物用什么分離方法？

2、四氯化碳、苯、酒精、汽油等是有機溶劑，溶于水，不溶于水。

3、從碘水里如何提取碘？

【學生活動】結合預習的內容。學生積極思考，討論、自由回答。【設計意圖】了解學生學習的需要，營造了民主寬松的氣氛。檢查預習成果，潛意識強化自主學習的作用。培養了學生的表達能力。【過渡】我們來學習分離油水混合物的方法——分液。

【演示實驗】介紹分液漏斗，演示分液操作（分離油水混合物）。⑴ 分液漏斗

球形分液漏斗——滴加反應液 錐形分液漏斗——分液 ⑵ 分液操作

① 檢查分液漏斗是否漏水；

② 混合液體倒入分液漏斗，將分液漏斗置于鐵圈上靜置（如教材p9 圖1-8）

③ 打開分液漏斗活塞，再打開旋塞，使下層液體（水）從分液漏斗下端放出，待油水界面與旋塞上口相切即可關閉旋塞； ④ 把上層液體（油）從分液漏斗上口倒出。【學生活動】傾聽、觀察、思考。【設計意圖】讓學生掌握分液漏斗的使用方法。

【歸納小結】我們已經知道什么是分液漏斗，也初步學會了分液操作。那么你能否總結出分液的適用分離什么樣的混合物？

【學生活動】思考、交流，個別回答：分液適用于分離互不相溶的液體混合物。

【設計意圖】讓學生學會歸納。

【問題引入】四氯化碳、苯不溶于水，故四氯化碳與水的混合物、苯與水的混合物用分液的方法分離。哪四氯化碳、苯它們的密度比水大還是小？

【學生活動】積極討論，各抒己見。

【實驗探究1】取一支試管，先加適量的水，再加少量的四氯化碳，最后加少量的苯，觀察現象。

【學生活動】認真觀察，從實驗現象容易得出結論：四氯化碳不溶于水，密度比水大，在水的下一層。苯不溶于水，密度比水小，在水的上一層。

【實驗探究2】取2支試管，分別注入少量水和四氯化碳，然后均投入小粒碘，觀察實驗現象。

【提問】從實驗中你能得出什么結論？

【學生活動】認真觀察，從實驗現象中容易的出結論：碘不易溶于水但易溶于四氯化碳。【設疑】

若在盛有四氯化碳和水的混合物中投入小粒碘，并不斷振蕩試管，現象會如何呢？請說出你的猜想和運用的依據。【學生分組討論、師生交流】

組織學生對以上分組問題展開討論，經過一段時間的討論后，給機會學生發表見解，然后收集各組意見整理，大致有以下幾種猜想：

猜想一：認為碘溶于四氯化碳而不溶于水，依據是碘最后落在四氯化碳層；

猜想二：認為碘溶于水而不溶于四氯化碳，依據是碘下落時先經過水層；

猜想三：認為碘溶于四氯化碳而不溶于水，依據是碘易溶于四氯化碳，而不易溶于水；

【實驗探究3】在盛有四氯化碳和水的混合物的試管中投入小粒碘，并不斷振蕩試管，靜置后觀察現象。

【學生活動】認真觀察，從實驗現象中得出結論：水層基本無色。實驗證明猜想三是正確的。【實驗探究4】

[學生動手實驗]把四氯化碳加入碘水中、振蕩，注意觀察、比較振蕩前后的實驗現象，從這個實驗你能有什么啟發？

【學生活動】實驗、觀察現象、相互交流。個別回答：振蕩前上層棕黃色，下層無色，振蕩后上層無色，下層紫紅色；碘會從溶解度較小的(水)溶劑中轉移到溶解度較大的（四氯化碳）溶劑中。

【設計意圖】通過問題引入，實驗探究，讓學生了解新知，培養學生觀察和思考能力。【探索新知】其實剛才所做的實驗就是從碘水中用四氯化碳萃取碘。那么你能否歸納出萃取的定義呢？

【學生活動】傾聽、思考、交流。個別回答：利用溶質在兩種互不相溶的溶劑中的溶解度的差別，用溶解度叫大的溶劑把溶質從溶解度較小的溶劑中提取出來的操作叫萃取。【設計意圖】讓學生學會歸納。

【講解】在萃取中，溶解度較大的溶劑我們把它稱做萃取劑，那么可以用作萃取劑的物質有那些特殊的要求？請從剛才的實驗進行思考。【學生活動】思考、交流。個別回答：①與原溶劑互不溶；②與溶質不發生化學反應；③溶質在其中的溶解度遠大于溶質在原溶劑中的溶解度。

【設計意圖】讓學生學會分析問題，學會由特殊到一般的規律。【思考與交流】大家知道碘酒嗎？我們能否利用酒精萃取碘水中的碘？為什么？我們還可以選擇哪些物質來萃取碘水中的碘？已知碘在有機溶劑中的溶解度大于在水中的溶解度。

【學生活動】思考、交流。個別回答：①不能用酒精萃取，因為酒精與水互溶；②還可以利用汽油、煤油、苯等。【設計意圖】鞏固新知，拓展新知。

【歸納小結】這節課我們通過實驗探究，學習了分離互不相溶的液體混合物的方法——分液，也學會了利用萃取劑把溶質從原溶劑中提取出來的方法——萃取。通過學習你知道萃取和分液的關系嗎？ 【學生活動】傾聽、思考、交流。個別回答：萃取之后經常會利用分液作進一步的分離、提純。【課堂檢測】見導學案

【設計意圖】檢測學生對本節課的課堂效果是否達到高效。【課后作業】復習本節課內容

七、板書設計

§1—1化學實驗基本方法

二、混合物的分離和提純

4、分液

⑴ 適用范圍：分離互不相溶的液體混合物。如油水混合物。⑵ 儀器：分液漏斗 ⑶ 操作要點：

① 檢查分液漏斗是否漏水；

② 混合液體倒入分液漏斗，將分液漏斗置于鐵圈上靜置； ③ 打開分液漏斗活塞，再打開旋塞，使下層液體從分液漏斗下端放出，待油水界面與旋塞上口相切即可關閉旋塞； ④ 把上層液體從分液漏斗上口倒出。

5、萃取 ⑴ 定義：

利用溶質在兩種互不相溶的溶劑中的溶解度的差別，用溶解度叫大的溶劑把溶質從溶解度較小的溶劑中提取出來的操作叫萃取。⑵ 萃取劑的要求 ① 與原溶劑互不溶； ② 與溶質不發生化學反應；

③ 溶質在其中的溶解度遠大于溶質在原溶劑中的溶解度。常用萃取劑：四氯化碳、苯、汽油、煤油

八、教學反思

、

第四篇：化工原理課程設計

化工原理課程設計

摘 要 本次設計是針對二元物系的精餾問題進行分析、選取、計算、核算、繪圖等，是較完 整的精餾設計過程。我們對此塔進行了工藝設計，包括它的輔助設備及進出口管路的計算，畫出了塔板負荷性能圖，并對設計結果進行了匯總。此次設計的篩板塔是化工生產中主要的氣液傳質設備。此設計的精餾裝置包括精餾 塔，再沸器，冷凝器等設備，熱量自塔釜輸入，物料在塔內經多次部分氣化與部分冷凝進 行精餾分離，由塔頂產品冷凝器中的冷卻介質將余熱帶走。本次設計是精餾塔及其進料預 熱的設計，分離質量分數為 20％的苯-甲苯溶液，使塔頂產品苯的質量分數達到 95%，塔 底釜液質量分數為 2%。綜合工藝操作方便、經濟及安全等多方面考慮，本設計采用了篩板塔對苯-甲苯進行分 離提純，塔板為碳鋼材料，按照逐板計算求得理論板數為 12。根據經驗式算得全塔效率為 0.5386。塔頂使用全凝器，部分回流。精餾段實際板數為 10，提餾段實際板數為 13。實際 加料位置在第 11 塊板。精餾段彈性操作為 2.785，提餾段彈性操作為 2.864。塔徑為 1.4m。通過板壓降、漏液、液泛、液沫夾帶的流體力學驗算，均在安全操作范圍內。確定了操作 點符合操作要求。

關鍵詞：苯-甲苯；精餾；負荷性能圖；精餾塔設備結構-I-化工原理課程設計

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-化工原理課程設計 前 言 課程設計是化工原理課程的一個非

第五篇：化工原理總結

化工原理總結

張曉陽

2013-2015 第一章 流體流動 1.牛頓黏性定律

2.流體靜力學的方程運用：

（1）測壓力：U管壓差計，雙液U管微壓差計（2）液位測量。（3）液封高度的測量。3.湍流和層流。

4.流體流動的基本方程：連續性方程（質量守恒原理），能量守恒方程（包括內能，動能，壓力能，位能），伯努利方程。

5.邊界層與邊界層分離現象：邊界層分離條件：流體具有粘性和流體流動的過程中存在逆壓梯度。工程運用;飛機的機翼，輪船的船體等均為流線形，原因是為減小邊界層分離造成的流體能量損失。6.流體的管內流動的阻力計算:（1)流體在管路中產生的阻力：摩擦阻力（直管阻力）和形體阻力（局部阻力）

形體阻力的來源：流體流經管件、閥門以及管截面的突然擴大和縮小等局部地方引起邊界層分離造成的阻力。

（2)管內層流的摩擦阻力的計算:范寧公式和哈根—泊謖葉公式。管內湍流的摩擦阻力的計算：經驗公式。

（3)管路上的局部阻力：當量長度法和阻力系數法。7.流量的測量（知識點綜合運用）（1）測速管（2）孔板流量計（3）文丘里流量計（4）轉子流量計

第二章 流體輸送機械

1.離心泵的工作原理及基本結構 2.離心泵的基本方程

3.離心泵的理論壓頭影響因素分析（葉輪轉速和直徑，葉片的幾何形狀，理論流量，液體密度）4.離心泵的特性方程

5.離心泵的性能參數（流量，揚程，效率，有效功率和軸功率）6.離心泵的安裝高度 7.離心泵的汽蝕現象;8.離心泵的抗汽蝕性能：NPSH，離心泵的允許安裝高度。9.離心泵的工作點 10.離心泵的類型

11.其他類型化工用泵：往復泵（計量泵、隔膜泵、活塞泵）、回轉式泵、旋渦泵。12.氣體輸送和壓縮機械（通風機、鼓風機、壓縮機、真空泵）

第三章非均相混合物分離及固體流態化

1.顆粒的特性 2.降塵室的工作原理 3.沉降槽的工作原理

4.離心沉降的典型設備是旋風分離器，其原理。

5.過濾操作的原理（化工中應用最多的是以壓力差為推動力的過濾）、過濾基本方程、過濾速率與過濾速度

6.過濾設備：板框壓濾機、加壓葉慮機、轉筒真空過濾機 7.間歇、連續過濾機的生產能力

第四章 液體攪拌

1.攪拌額目的。

2.攪拌器的兩個基本功能及適用場所。3.均相液體攪拌的機理是什么。4.選擇放大準則的基本要求是什么。

第五章 傳熱

1.傳熱方式: 熱傳導，對流，熱輻射(1)導熱 若物體各部分之間不發生相對位移，僅借分子、原子和自由電子等微觀粒子的熱運動而引起的熱量傳遞稱為熱傳導（導熱）。(2)對流傳熱

熱對流是指流體各部分之間發生相對位移、冷熱流體質點相互摻混所引起的熱量傳遞。熱對流僅發生在流體之中, 而且必然伴隨有導熱現象。（3）輻射傳熱

任何物體, 只要其絕對溫度不為零度(0K), 都會不停地以電磁波的形式向外界輻射能量, 同時又不斷地吸收來自外界物體的輻射能, 當物體向外界輻射的能量與其從外界吸收的輻射能不相等時, 該物體就與外界產生熱量的傳遞。這種傳熱方式稱為熱輻射。

2.冷熱流體熱交換方式：(1)直接接觸式換熱(2)蓄熱式換熱(3)間壁式換熱

3.熱傳導：平壁傳熱速率，n層平壁的傳熱速率方程；圓筒壁的熱傳導（單層和多層）

4.換熱器的傳熱計算：總傳熱系數的計算 5.傳熱計算方法：平均溫度差法，傳熱單元數法！6.對流傳熱原理及其傳熱系數的計算

7.輻射傳熱：黑體，鏡體，透熱體和灰體，物體的輻射能力 8.換熱器

（1）分類：混合式換熱器，蓄熱式換熱器，間壁式換熱器（2）間壁式換熱器：管殼式換熱器（固定管板式換熱器，浮頭式換熱器，U型管式換熱器），蛇管換熱器，套管換熱器。

（3）換熱器傳熱過程的強化：增大傳熱面積S，增大平均溫度差，增大總傳熱系數K（4）換熱器設計的基本原則

第六章 蒸發

1.蒸發的目的：（1)制取增溶的液體產品（2）純凈溶劑的制取（3）回收溶劑 2.蒸發的概念

3.蒸發過程的分類及蒸發過程的特點 4.蒸發設備:循環冷卻器

第七章傳質與分離過程概論

1.傳質的分離的方法：平衡分離，速率分離。

2.質量傳遞的方式：分子傳質（分子擴散）和對流傳質（對流擴散）（1）分子擴散：菲克定律

（2）對流傳質：渦流擴散，對流傳質機理，相際間的傳質（雙模模型,溶質滲透模型)3.傳質設備：板式塔和填料塔。

第八章 氣體吸收

1.氣體吸收的運用：

2.吸收操作：并流操作和逆流操作 3.氣體吸收的分類：

4.吸收劑的選擇：（1）溶解度（2）選擇性（3）揮發度（4）粘度 5.吸收過程的相平衡關系：通常用氣體在液體中的溶解度及亨利定律表示。

6..相平衡關系的應用：判斷傳質進行的方向，確定傳質的推動力，指明傳質進行的極限。

7.吸收過程的速率關系：膜吸收速率方程（氣膜、液膜吸收速率方程），總吸收速率方程。

8.低組成氣體吸收的計算：全塔物料衡算，操作線方程 9.吸收劑用量的確定:（1）最小液氣比（2）適宜的液氣比 10.吸收塔有效高度的計算：（1）傳質單元數法（2）等板高度法 11.其他吸收與解吸 12.填料塔

（1）塔填料：散裝填料與規整填料等

（2）填料塔的內件：填料支撐裝置，填料壓緊裝置，液體分布裝置，液體收集及再分布裝置。

（3）填料塔流體力學能與操作特性

第九章 蒸餾 一．相關概念：

1、蒸餾：利用混合物中各組分間揮發性不同的性質，人為的制造氣液兩相，并使兩相接觸進行質量傳遞，實現混合物的分離。

2、拉烏爾定律：當氣液平衡時溶液上方組分的蒸汽壓與溶液中該組分摩爾分數成正比。

3、揮發度：組分的分壓與平衡的液相組成（摩爾分數）之比。

4、相對揮發度：混合液中兩組分揮發度之比。

5、精餾：是利用組分揮發度的差異，同時進行多次部分汽化和部分冷凝的過程。

6、理論板：氣液兩相在該板上進行接觸的結果，將使離開該板的兩相溫度相等，組成互成平衡。

7、采出率：產品流量與原料液流量之比。

8、操作關系：在一定的操作條件下，第n層板下降液相的組成與相鄰的下一層（n+1）板上升蒸汽的組成之間的函數關系。

9、回流比：精流段下降液體摩爾流量與餾出液摩爾流量之比。

10、最小回流比：兩條操作線交點落在平衡曲線上，此時需要無限多理論板數的回流比。

11、全塔效率：在一定分離程度下，所需的理論板數和實際板數之比。

12、單板效率：是氣相或液相通過一層實際板后組成變化與其通過一層理論板后組成變化之比值。

二：單級蒸餾過程：平衡蒸餾和簡單蒸餾及其計算 三：多級精餾過程：精餾（連續精餾和間歇精餾）

四：兩組分連續精餾的計算：全塔物料衡算和操作線方程，理論板層數的計算（圖解法、逐板計算法和簡捷法），最小回流比的計算及選擇。

五：間歇精餾和特殊精餾以及多組分精餾概述（了解部分）六:板式塔

(1)塔板類型：泡罩塔，篩孔塔板和浮閥塔板。(2)塔高及塔徑的計算(3)塔板的結構：溢流裝置

(4)板式塔的流體力學性能和操作特性

第十一章 干燥

一、名詞解釋

1、干燥:用加熱的方法除去物料中濕分的操作。

2、濕度（H）:單位質量空氣中所含水分量。

3、相對濕度（?）:在一定總壓和溫度下，濕空氣中水蒸氣分壓與同溫度下飽和水蒸氣壓比值。

4、飽和濕度(?s):濕空氣中水蒸氣分壓等于同溫度下水的飽和蒸汽壓時的濕度。

5、濕空氣的焓（I）:每kg干空氣的焓與其所含Hkg水汽的焓之和。

6、濕空氣比容(vH):1kg干空氣所具有的空氣及Hkg水汽所具有的總體積。

7、干球溫度(t):用普通溫度計所測得的濕空氣的真實溫度。

8、濕球溫度(tw):用濕球溫度計所測得濕空氣平衡時溫度。

9、露點(td);不飽和空氣等濕冷卻到飽和狀態時溫度。

10、絕對飽和溫度(tas)：濕空氣在絕熱、冷卻、增濕過程中達到的極限冷卻溫度。

11、結合水分：存在于物料毛細管中及物料細胞壁內的水分。

12、平衡水分：一定干燥條件下物料可以干燥的程度。

13、干基含水量：濕物料中水分的質量與濕物料中絕干料的質量之比。

14、臨界水分：恒速段與降速段交點含水量。

15、干燥速率：單位時間單位面積氣化的水分質量。二：濕空氣的性質及濕度圖 三：干燥過程的物料衡算與熱量衡算 四：干燥速率與干燥時間 五：真空冷凍干燥

六：干燥器：廂式干燥器，轉筒干燥器，氣流干燥器，流化床干燥器，噴霧干燥器真空冷凍干燥器等 七：增濕與減濕