化工专业实验

1、化工专业实验化工专业实验. “化工专业实验化工专业实验”的实验内容涉及到反的实验内容涉及到反应工程、分离工程、化工工艺、化工传应工程、分离工程、化工工艺、化工传递过程等多方面专业知识，内容广泛、递过程等多方面专业知识，内容广泛、复杂，且与生产实际联系紧密。复杂，且与生产实际联系紧密。 开放实验安排开放实验安排 实验时间：实验时间：3-10周周 预习及考核：预习及考核：3-4周周 实验操作：实验操作：5-10周周 通过预习考核后预约具体实验时间；通过预习考核后预约具体实验时间； 分组人数：分组人数：5人人/组组 ； 第第10周星期五上午交实验报告（周星期五上午交实验报告（C102办办公室）公室）

2、预习及考核预习及考核 1.上机前，阅读实验讲义；上机前，阅读实验讲义； 2.上机完成预习，通过考核；上机完成预习，通过考核； 3. 实验仿真操作（实验仿真操作（10个）；个）；开放实验要求开放实验要求1. 完成预习并通过考核；完成预习并通过考核；2. 做好预习报告及相应准备工作；做好预习报告及相应准备工作； 实验目的、实验步骤、实验内容（注意原始数据的记录、实验现象观察） 每个实验的原始数据需各人自己记录，每人一份。每个实验的原始数据需各人自己记录，每人一份。电脑记录的数据无效，指导教师不予确认通过电脑记录的数据无效，指导教师不予确认通过。3.按各实验的要求完成实验报告。按各实验的要求完成实验

3、报告。 注意数据处理、思考题等要求。开放实验考勤要求开放实验考勤要求 1. 上机是每人一组，单人考试，记录成绩上机是每人一组，单人考试，记录成绩 。 2. 实验操作实验操作5人一组，小组人员准时到齐且预习人一组，小组人员准时到齐且预习报告及准备工作均完成后，才能开始实验操作。报告及准备工作均完成后，才能开始实验操作。（只要有一人迟到、缺勤或预习报告不达要求，（只要有一人迟到、缺勤或预习报告不达要求，整组人都不允许进入实验室，需重新预约。）整组人都不允许进入实验室，需重新预约。） 3. 实验过程中无故不允许离开实验室，完成实验实验过程中无故不允许离开实验室，完成实验后，原始数据记录需指导教师签字

4、后，才能视为后，原始数据记录需指导教师签字后，才能视为实验完成。实验完成。.实验项目有：实验项目有：一、必做实验一、必做实验1）连续流动均相反应器中停留时间分布的测定；）连续流动均相反应器中停留时间分布的测定；2） 填料塔分离效率的测定填料塔分离效率的测定;3）氨）氨水系统气液相平衡数据的测定；水系统气液相平衡数据的测定；4）固体小球对流传热系数的测定；）固体小球对流传热系数的测定；5）乙苯脱氢制苯乙烯。）乙苯脱氢制苯乙烯。二、选做实验（选二、选做实验（选2个个 项目）项目）1）组合膜处理废水实验；）组合膜处理废水实验；2）变压吸附气体分离实验；）变压吸附气体分离实验；3）气固相催化宏观反应速

5、率的测定；）气固相催化宏观反应速率的测定；4）催化反应精馏；）催化反应精馏；5）双驱动搅拌器测定气液传质系数。）双驱动搅拌器测定气液传质系数。实验一实验一 连续流动反应器中流动模型建立连续流动反应器中流动模型建立 本实验通本实验通过管式反应器、单釜、三釜反应过管式反应器、单釜、三釜反应器中停留时间分布的测定，以多釜串联模型描器中停留时间分布的测定，以多釜串联模型描述设备中的流动，了解限制返混的措施。述设备中的流动，了解限制返混的措施。 掌握停留时间分布的测定方法，建立流动掌握停留时间分布的测定方法，建立流动模型。模型。 要求要求 根据实验结果，绘制单管、单釜与三根据实验结果，绘制单管、单釜与三

6、釜反应器的停留时间分布曲线；分别计釜反应器的停留时间分布曲线；分别计算出各反应系统的无因次方差；利用多算出各反应系统的无因次方差；利用多釜串联模型，求出各反应系统的模型参釜串联模型，求出各反应系统的模型参数数 n n。装置图装置图控制界面控制界面实验二实验二 变压吸附实验变压吸附实验 本实验以空气为原料，以碳分子本实验以空气为原料，以碳分子筛为吸附剂，通过变压吸附的方法分筛为吸附剂，通过变压吸附的方法分离空气中的氮气和氧气，达到提纯氮离空气中的氮气和氧气，达到提纯氮气的目的。气的目的。 . 利用被分离组分在分子扩散速率或表面吸利用被分离组分在分子扩散速率或表面吸附能力上存在的差异，用碳分子筛吸

7、附分离附能力上存在的差异，用碳分子筛吸附分离空气中空气中N2和和O2。 N2和和O2都是非极性分子，分子直径与碳分都是非极性分子，分子直径与碳分子筛表面的结合力差异不大，因此，从热力子筛表面的结合力差异不大，因此，从热力学（吸收平衡）角度看，碳分子筛对学（吸收平衡）角度看，碳分子筛对N2和和O2的吸附并无选择性，难于使两者分离。的吸附并无选择性，难于使两者分离。 . 从动力学角度看，由于碳分子筛是一种速从动力学角度看，由于碳分子筛是一种速率分离型吸附剂，率分离型吸附剂，N2和和O2在碳分子筛微孔内的在碳分子筛微孔内的扩散速度存在明显差异。扩散速度存在明显差异。 当空气与碳分子筛接触时，当空气与

8、碳分子筛接触时，O2将优先吸附于将优先吸附于碳分子筛而从空气中分离出来，使得空气中的碳分子筛而从空气中分离出来，使得空气中的N2得以提纯。得以提纯。 该吸附分离过程是一个速率控制的过程，吸该吸附分离过程是一个速率控制的过程，吸附时间的控制（即吸附解吸循环速率的控制）附时间的控制（即吸附解吸循环速率的控制）非常重要。非常重要。 . 当吸附剂用量、吸附压力、气体流速当吸附剂用量、吸附压力、气体流速一定时，适宜的吸附时间可通过测定吸一定时，适宜的吸附时间可通过测定吸附柱的穿透曲线来确定。附柱的穿透曲线来确定。 穿透曲线：出口流体中被吸附物质穿透曲线：出口流体中被吸附物质（即吸附质）的浓度随时间的变化

9、曲（即吸附质）的浓度随时间的变化曲线线. 穿透点穿透点 在实际生产中吸附柱有效工作区在实际生产中吸附柱有效工作区应控制在穿透点之前，穿透点的确应控制在穿透点之前，穿透点的确定是吸附过程研究的重要内容定是吸附过程研究的重要内容 本实验要求本实验要求 N2的浓度的浓度97%，即出口，即出口O2应应。将穿透点定为将穿透点定为O2浓度在浓度在2.5%3.0%。要求要求 1. 根据实验数据，标绘吸附穿透曲线。根据实验数据，标绘吸附穿透曲线。 2.2.若将出口氧气浓度为若将出口氧气浓度为3.0%的点确定为穿透的点确定为穿透点，根据穿透曲线确定不同操作条件下穿透点点，根据穿透曲线确定不同操作条件下穿透点出现

10、的时间出现的时间t0，记录于表记录于表 中。中。*要求测两种流量、两个操作压力的数值。要求测两种流量、两个操作压力的数值。装置图. 变压吸附装置是由两根可切换操作的吸变压吸附装置是由两根可切换操作的吸附柱附柱(A柱、柱、B柱柱)构成，吸附柱尺寸为，构成，吸附柱尺寸为，吸附剂为碳分子筛，各柱碳分子筛的装吸附剂为碳分子筛，各柱碳分子筛的装填量为填量为247g。 来自空压机的原料空气经脱油器脱油来自空压机的原料空气经脱油器脱油和硅胶脱水后进入吸附柱，气流的切换和硅胶脱水后进入吸附柱，气流的切换通过电磁阀由计算机在线自动控制。通过电磁阀由计算机在线自动控制。 控制界面控制界面实验三实验三 氨氨水系统平

11、衡数据的测定水系统平衡数据的测定 实验目的是学习用静力法测定氨水系实验目的是学习用静力法测定氨水系统相平衡数据的方法。统相平衡数据的方法。 氨水系统中，在一定液相浓度下氨水系统中，在一定液相浓度下,温度温度与压力的关系。与压力的关系。 本实验分别测定三个温度下的对应平本实验分别测定三个温度下的对应平衡压力，取样分析最后一个平衡条件下衡压力，取样分析最后一个平衡条件下液相的浓度。液相的浓度。要求要求1.预习时注意预习时注意“注意事项注意事项”；2.根据分析数据，计算液相组成。根据分析数据，计算液相组成。3.画出在一定液相浓度下，以蒸汽压的对画出在一定液相浓度下，以蒸汽压的对数为纵坐标，绝对温度的

12、倒数数为纵坐标，绝对温度的倒数1T为横为横坐标，直线关系图。坐标，直线关系图。4.实验结果讨论。实验结果讨论。装置图实验四实验四 乙苯脱氢制苯乙烯乙苯脱氢制苯乙烯 以乙苯为原料，氧化铁系为催化以乙苯为原料，氧化铁系为催化剂，在固定床单管反应器中制备苯剂，在固定床单管反应器中制备苯乙烯，学习乙烯，学习稳定工艺操作条件的方稳定工艺操作条件的方法。法。 要求1.计算：乙苯的转化率；苯乙烯的选择性；计算：乙苯的转化率；苯乙烯的选择性；苯苯乙烯的收率。乙烯的收率。2.2.分别将转化率、选择性及收率对反应温度分别将转化率、选择性及收率对反应温度作出图表，找出最适宜的反应温度区域，作出图表，找出最适宜的反应

13、温度区域，并对所得实验结果进行讨论并对所得实验结果进行讨论。 * * 注意控制乙苯、水的进料比。注意控制乙苯、水的进料比。 装装置置图图实验五实验五 填料塔分离效率的测定填料塔分离效率的测定 精馏系统中低沸组分与高沸组分表面张力精馏系统中低沸组分与高沸组分表面张力上的差异，沿着汽液界面形成了表面张力梯度，上的差异，沿着汽液界面形成了表面张力梯度，表面张力梯度不仅能引起表面的强烈运动，而表面张力梯度不仅能引起表面的强烈运动，而且还可导致表面的蔓延或收缩。这对填料表面且还可导致表面的蔓延或收缩。这对填料表面液膜的稳定或破坏以及传质速率都有密切关系，液膜的稳定或破坏以及传质速率都有密切关系，从而影响

14、分离效果。从而影响分离效果。. 根据系统中组分表面张力的大小，可将二元根据系统中组分表面张力的大小，可将二元精馏系统分为下列三类：精馏系统分为下列三类：(1) 正系统：低沸组分的表面张力较低，即。当正系统：低沸组分的表面张力较低，即。当回流液下降时，液体的表面张力值逐渐增大。回流液下降时，液体的表面张力值逐渐增大。(2)(2) 负系统；与正系统相反，低沸组分的表面负系统；与正系统相反，低沸组分的表面张力较高，即。因而回流液下降过程中表面张张力较高，即。因而回流液下降过程中表面张力逐渐减小。力逐渐减小。(3)(3) 中性系统：系统中低沸组分的表面张力与中性系统：系统中低沸组分的表面张力与高沸组分

15、的表面张力相近，即，或两组分的挥高沸组分的表面张力相近，即，或两组分的挥发度差异甚小，使得回流液的表面张力值并不发度差异甚小，使得回流液的表面张力值并不随着塔中的位置有多大变化。随着塔中的位置有多大变化。. 本实验使用的精馏系统为具有最高共沸点的甲酸本实验使用的精馏系统为具有最高共沸点的甲酸-水系统。水系统。 试剂级的甲酸为含试剂级的甲酸为含 85 (W%)左右的水溶液，在左右的水溶液，在使用同一系统进行正系统和负系统实验时，必须将使用同一系统进行正系统和负系统实验时，必须将其浓度配制在正系统与负系统的范围内。其浓度配制在正系统与负系统的范围内。 甲酸甲酸水系统的共沸组成为：水系统的共沸组成为

16、：x x水水=0.435=0.435。 85 (W%) 甲酸的水溶液中含水量摩尔分率为甲酸的水溶液中含水量摩尔分率为0.3048，为正系统范围为正系统范围. .要求1.作好预习，注意作好预习，注意甲酸甲酸水正、负系统溶液水正、负系统溶液的配制方法；的配制方法；2.了解系统表面张力对填料精馏塔效率的了解系统表面张力对填料精馏塔效率的影响机理；影响机理；3.3.测定、计算甲酸测定、计算甲酸水系统在正、负系统范水系统在正、负系统范围的等板高度围的等板高度 。实验六实验六 固体小球对流传热系数的测定固体小球对流传热系数的测定 工程上经常遇到凭籍流体宏观运动将热量传工程上经常遇到凭籍流体宏观运动将热量传

17、给壁面或者由壁面将热量传给流体的过程，此给壁面或者由壁面将热量传给流体的过程，此过程通称对流传热（或给热）。过程通称对流传热（或给热）。 流体的性质、流体的流动状况、周围的环境流体的性质、流体的流动状况、周围的环境都会影响对流传热。了解与测定各种环境下的都会影响对流传热。了解与测定各种环境下的对流传热系数具有重大的实际意义。对流传热系数具有重大的实际意义。 要求1.测定测定自然对流，强制对流，固定床和流自然对流，强制对流，固定床和流化床几种条件下的小球传热系数、化床几种条件下的小球传热系数、BiBi数；数；（计算机计算）（计算机计算）2.2.讨论结果。讨论结果。 实验装置控制界面实验七实验七

18、利用组合膜装置处理含盐废水利用组合膜装置处理含盐废水 现代膜技术作为一门新型的分离、浓现代膜技术作为一门新型的分离、浓缩、提纯技术，发展十分迅速。在膜分缩、提纯技术，发展十分迅速。在膜分离过程中，由于膜具有选择透过性，当离过程中，由于膜具有选择透过性，当膜两侧存在某种推动力（如压力差、浓膜两侧存在某种推动力（如压力差、浓度差、电位差等）时，原料侧组分选择度差、电位差等）时，原料侧组分选择性地透过膜，实现双组分或多组分的溶性地透过膜，实现双组分或多组分的溶质与溶剂的分离。质与溶剂的分离。 本实验以含盐废水作为分离对象。本实验以含盐废水作为分离对象。 要求1.计算膜截留率、渗透通量、衰减系数；计算

19、膜截留率、渗透通量、衰减系数； 绘制绘制 PR（截留率）（截留率） 、PJW渗透通量渗透通量 、tR、tJW关系曲线；关系曲线； 2.掌握评价膜性能的方法，确定实现含盐废水中掌握评价膜性能的方法，确定实现含盐废水中有效组分分离的最佳操作条件；有效组分分离的最佳操作条件； 3.掌握膜分离的基本原理及实验技能。掌握膜分离的基本原理及实验技能。装置图 .实验八实验八 双驱动搅拌器测定气液传质系数双驱动搅拌器测定气液传质系数 使用双驱动搅拌吸收器测定使用双驱动搅拌吸收器测定K2CO3CO2气液传质系数。通过实验了解吸收器的特气液传质系数。通过实验了解吸收器的特点、使用场合、使用方法、进而了解气液点、使

20、用场合、使用方法、进而了解气液传质机理的研究方法。传质机理的研究方法。要求1.标绘瞬间吸收速率随时间的变化曲线，标绘瞬间吸收速率随时间的变化曲线，讨论曲线规律。讨论曲线规律。2根据实验中获取的数据，计算出本实验根据实验中获取的数据，计算出本实验条件下的平均传质系数。条件下的平均传质系数。3对本实验中的现象及结果进行分别讨论。对本实验中的现象及结果进行分别讨论。包括实验误差分析和非正常现象解剖。包括实验误差分析和非正常现象解剖。提出意见和建议。提出意见和建议。.实验装置图实验九实验九 反应精馏技术应用反应精馏技术应用 反应精馏法是集反应与分离为一体的一种反应精馏法是集反应与分离为一体的一种特殊精馏技术，该技术将反应过程的工艺特点特殊精馏技术，该技术将反应过程的工艺特点与分离设备的工程特性有机结合在一起，既能与分离设备的工程特性有机结合在一起，既能利用精馏的分离作用提高反应的平衡转化率，利用精馏的分离作用提高反应的平衡转化率，抑制串联副反应的发生，又能利用放热