【正文】 是如何計量的？ 每次所用的稀釋液環(huán)己烷的體積是如何計量的？ 兩個組元是在儀器的何部分混合的？混合后的體積是如何計量的？ 八、附表 實驗所用 各物質的物性參數(shù) 組元 名稱 M（分子量） ρ（密度）（ g/mol） 20℃ 25℃ 組元 1 苯 組元 2 環(huán)己烷 汞 25℃下環(huán)己烷 – 苯二元溶液的 VEx 文獻值 x VME(cm3/mol) 36 實驗 10 氣相色譜法測定無限稀釋活度系數(shù) 一、實驗目的與要求 掌握用氣相色譜法測定無限稀釋活度系數(shù)的原理和方法。 1實驗完畢，切斷電源，把膨脹計中的試液用注射器抽出裝入回收瓶，水銀倒回盛好（切勿將水銀灑在瓶外）。 旋松 T2閥芯，把框架拉到固定槽板上端，把框架上的短螺釘滑出槽板，讓長螺釘留在固定槽內，然后把框架逆時針緩慢傾斜，使 A 室水銀通過毛細管轉入 BB 球。 將洗凈烘干的稀釋膨脹計固定到有機玻璃框架上，然后把框架插入水浴的固定槽板上部。 有機玻璃缸恒溫水浴 1 套。 實驗可得到如圖 1，圖 2 的記錄曲線。 測定不同轉速下的壓差變化（氣速，液體流量不變）。對于氣液反應過程，特別是反應 速度快的氣液反應過程具有特別明顯的強化作用。 旋轉填充床（ Rotating Packed Beds, RPB）是 70 年代末 80 年代初提出的新型的強化傳質的設備，起初這種裝置又稱為 Higee 裝置。 按紅色按鈕，起動氣泵。 流化床的膨脹比為流化時床層高度與靜床高度之比，即： 0HHR? logPⅠⅡⅢu maxu mf log u0 logu 0logPu maxu mf 24 三 、實驗裝置 本實驗裝置主要分為兩部分，即流化床和氣源。 掌握流化床的臨界流化速度的測定、流化曲線的描繪、膨脹比的測定以及對流化床的流動狀態(tài)能進行一定的分析。 在 5～ 25m3/h 內，改變氣量，重復 4 的操作，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，可以作出在不同氣量下的一族ε～ｎ曲線。實驗流程見圖 4。 為了求得某一定氣速下的ｎ Ｏ 和 u? ，可根據(jù)上面的定義，并從圖 3 曲線看出，它們應位于發(fā)生突變的兩個拐點處。增加轉速后，在外力作用下，使流體具有較多的內能，并產生更多的渦流，逐漸出現(xiàn)五個不同的液型。這樣就可用較易測量的氣含率來表征傳質狀況的變化。 50%粒徑，該粒徑以下的含量所占的百分比為 50%（其它類似）。 15 連續(xù)按所需鍵，如果屏幕顯示的濃度穩(wěn)定，且在 5080 之間，即可把測試保排水1615162168714131211109643 1 圖 2 儀器的結構與流程圖 1 攪拌器葉 2 攪拌器電機 3 被測試樣 4 分散測試槽 5 測試皿上接關 6 蠕動泵 7 電磁閥 8 排水槽 9 測試皿下關墊片 11 測試皿 12 上接頭墊片 13 壓塊 14 固定螺釘 15 三通管接頭 16 管道 存（按“ D”鍵，自 己取文件名，回車即可）。 運行 JL1155 文件即可進入測試狀態(tài)（密碼為 2830211），以后按菜單提示操作即可。 改變溫度，壓力和組成，測取其他點數(shù)據(jù)。 圖 2 宏觀速率測定流程圖 1鋼瓶 2壓力表 3穩(wěn)壓閥 4凈化器 5反應器 6電機 7皂膜流量計 8調節(jié)閥 P1234PP P232 287856 12 配制 好的高壓原料氣從鋼瓶內引出，經過減壓穩(wěn)定閥 3 控制壓力穩(wěn)定在實驗條件，流經凈化器 4，進入反應器 5，當實驗對壓力要求較高時，反應器前后采用精密壓力計測量系統(tǒng)壓力。 11 圖 1 所示的實驗室反應器， 是一種催化劑固定不動的內循環(huán)反應器，采用渦輪攪拌器，造成反應氣體在反應器內的循環(huán)流動。 二、實驗原理 采用工業(yè)粒度的催化劑測試宏觀反應速率時，反應物系經歷外擴散、內擴散與表面反應三個主要步驟。 t 與活塞及反應器 0FVt R? 進行比較 由δ t2計算對比方差 222tt??? ? 七、主要符號說明 t時間 s t 平均停留時間 E(t)停留時間密度函數(shù) δ t2方差 F(t)停留時間分布函數(shù) δ θ2無因次方差 C(t)示蹤劑出中濃度 mol/m3 ? 活塞流反應器停留時間 s Mi示蹤劑出中量 mol VR反應器體積 M0示蹤劑總量 mol F0體積流量 9 八、思考題 反應器裝填的填料有何作用？ 流體流速對曲線形狀有何影響？ 示蹤劑量過多或過少對曲線有何影響？ 該管式反應器與活塞流反應器有差別的主要原因是什么，如何改進？ 10 圖 1 無梯度反應器示意圖 進氣 出氣測溫管V 0C A0VC Af催化劑筐槳葉 實驗 3 氣固相催化宏觀反應速率的測定 一、實驗目的 氣固相催化反應是在催化劑顆粒表面進行的非均相反應。 四、實驗方法 熟悉裝置原理及有關儀表的使用規(guī)程。脈沖法是指一定量的示蹤劑瞬時注入反應器的入口流體中，同時測定其出口流體的示蹤劑的濃度 C(t)隨時間的變化曲線，經過一定換算就可得到相應的 E（ t）曲線。 然而實際的管式反應器，由于管道可能有死角，管徑可能大小不均，流體流動成層流、渦流，局部可能短路，從而使流體各微元的停留時間具有某一連續(xù)分布，與活塞流反應器有一定的偏差。 1重復步驟 612。 按下 CLEAR SA DISPLAY 鍵，清除吸附顯示結果。 以下。 1 分鐘后， THRESHOLD 開始閃爍，約 2 分鐘后，該燈有 15～ 20 秒不閃爍，按下 DES 鍵顯示數(shù)據(jù)在177。 （四）吸附儀的校核 用 1ml 注射器抽取 1ml 液氮置于一邊。 在杜瓦瓶內放入足夠的液氮置于 COLD TRAP 位置。 通氣 先將 1和 2流量顯示儀上的閥門控制開關都置于“清洗”位，打開氣體混合器上的放空閥以排除空氣。若不為零，則須進行零點調整。一般的說，對較小表面積的樣品，要求在 250℃的溫度下加熱除氣 30 分鐘；對較大表面積的樣品，要求在300℃下加熱除氣約 4 小時，但主要還是根據(jù)被測樣品的物性來決定加熱除氣時間。 二、實驗原理 該儀器是利用氣體在一定條件下被吸附在固體粉末物料表面（處在固體表面的原子，出于周圍原子對它的作用力不對稱，即原子所受的力不飽和，因而有剩余力場，可以吸附氣體或液體分子），由儀器測定出其被吸附的氣體量（或脫附量）得出其表面積，再除以物料的重量即得出比表面積，單位是：平方米 /克。 本實驗教材包括化學反應工程、化工熱力學、化工分離工程、化工工藝學和化工開發(fā)與化工新技術實驗五個部分，是化工類本科與專科的實驗教材，也可供化學工程與工藝專業(yè)技術人員參考使用。 參加本教材編寫的人員有：周繼承（實驗 27），楊運泉（實驗 2 25）、劉躍進（實驗 4）、曾虹燕（實驗 2 29）、段正康（實驗 2 2 23），劉平樂（實驗 1 1 16）、吳劍（實驗 12），王世青（實驗 11），艾秋紅（實驗 1 1 18），廖立民（實驗 1 20）、莫劍濤（實驗 8），童剛生（實驗 10），李海生（實驗 26），各部分實驗組稿負責人為：化學反應工程 — 周繼承；化工熱力學 — 吳劍；化工分離工程 — 劉平樂；化工工藝學 — 段正康；化工開發(fā)與化工新技術實驗 — 楊運泉。 三、流動吸附儀裝置、流程與試劑 Ⅱ 2300 比表積測定儀的測量原理圖 1 和流程示意圖 2。 此儀器測量表面積的范圍為 ～ 280m2,但在 ～ 25m2內（短通道）測量更準確且迅速?？赏ㄟ^顯示 儀面板上的“調零”電位器調零。 在通氣的情況下，將顯示儀的閥門控制開關置于“閥控”位，分別調節(jié)兩臺顯示儀的“流量設定”旋紐至要求值。 調節(jié)吸附儀前板左邊的流量控制開關（ FLOW），使轉子流量計的浮子位于黃線的附近。 PATH 置于短通道（ SHORT）。 以下，則說明記數(shù)已完成。 按下 SURFACE AREA 鍵與 1 檔，（對于特性未知的材料最好用 1 檔測量，若樣品表面積小于 ，由于樣品中較長而彎曲的通道使得樣品脫附緩慢，因此用 1 檔測量較有利。 移走液氮，把 杜瓦盤放下，用一燒杯裝水將樣品升至室溫。 1取下樣品管，在分析天平上準確稱出樣品管與樣品的總重，最后算出樣品的實際重量。這種偏差的變化也使反應結果變化。 注入示蹤劑后， 在時間 t~t+dt 時間內，示蹤劑的出口量 Mi與注入示蹤劑總量 M0之比為 示 蹤劑總示蹤劑量 示蹤劑出口量 )()( 00 NdNM dttcFdtttMM oi ????? 又 00 )()( M dttcFdtENdN ???????? ?示蹤 劑 E（ t） = )(00 ?cMF 在實際測定中，采用電導率儀測定反應器出口示蹤劑濃度。按要求作好記錄表格 檢查裝置的物料及電器線路是否正確。如果消除了傳遞過程的影響 ，可測得本征反應速率，從而在分子尺度上考察化學反應的基本規(guī)律。對工業(yè)粒度的催化劑而言，外擴散阻力與工業(yè)反應器操作條件有很大關系 ，線速度是調整外擴散傳遞阻力的有效手段。如反應器進口引入流量為 V0的原料氣，濃度為 cA0，出口流量為 V 濃度為 cAf的反應氣。反應后氣體經減壓穩(wěn)壓閥減至常壓后，引入皂膜流量計計量，或引入分析儀器分析氣體組成。 實驗完畢，先使系統(tǒng)降溫，再切斷氣源，然后將系統(tǒng)緩慢泄壓。 按下 OUT 鍵（指示燈亮為不放水，不亮為放水）在分散槽中加入 3/51/2 深度水，開啟循環(huán)泵（ PUMP 鍵，燈亮為開，不亮為停），充分排除氣泡。 按“ W”鍵，回到操作菜單，選擇存盤打印，按操作提示即可（先在打印機上加紙）。 曲線的橫座標為對數(shù)座標，縱坐標為百分含量。 實驗時對于一定的氣量，在不同的轉速下，直接從附于釜壁上的標尺測得液層高，按氣含率的定 義算出ε值。當攪拌足夠強時，清流層消失，釜內各處都有氣泡在運動。對曲線上、下兩拐點作切線后，求出其交點，并與實際觀察值相應證后定出ｎ Ｏ 和 u? 。 四、實驗步驟 熟悉實驗 裝置和流程，并檢查裝置儀器是否完好無誤，保證氣體流路暢通，不漏氣，電路接線正確。 實驗完畢，切斷電源，關閉氣路。 二、實 驗原理 當氣流通過流化床內顆粒催化劑之間的空隙時，在某段流量范圍隨著流量的增大，氣體與固體顆粒之間所產生的阻力損失也隨之增大，床層高度不變但壓降則不斷升高，這時床內壓差可用方程描述。流程圖見圖 3 2134 5678 8ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ 圖 3 流程示意圖 氣泵 緩沖罐 放空閥 過濾瓶 轉子流量計 流化床 旋風分離器 壓差計 其流程的路線是：空氣由氣泵分兩路送入緩沖罐，一路放空，另一路線經凈化器進入流量計，經調節(jié)計量后進入流化床，最后從旋風分離器出口放空。 氣泵起動穩(wěn)定后，緩慢地打開轉子流量計針型閥 調節(jié)到所需要流量。它是利用旋轉產生的強大的離心力來強化傳質一反應過程，具有傳質系數(shù)大（傳質系數(shù)可以達到傳統(tǒng)傳質裝置的 2－ 3個數(shù)量級），生產能力大，停留時間短的優(yōu)點。 螺旋通道型旋轉床（ Rotating Bed with Helix Channels, RBHC）是我校化工系 80年代中期研究開發(fā)出的一類新型的強化傳質和傳質－反應的設備，具有螺旋線形的通道，不裝填填料，不會、不易堵塞的優(yōu)點。 實驗后，先關泵，后關氣，防止設備和管道內進水。 圖 1 單釜記錄曲 線 圖 2 雙釜記錄曲線 由圖 1 和圖 2 所示的脈沖示蹤曲線，即可以求出流動條件下單釜與串聯(lián)釜停留時間分布密度函數(shù) E（ t）分布函數(shù) F（ t），平均停留時間 t ，方差δ t2以及無因次方差δθ2。 精密溫度計（ 1/10℃），注射器等。 把清潔水銀裝入水銀加料漏斗中，將漏斗下端的尼龍導管插入膨脹計的 A 室底部，然后打開漏斗，使水銀徐徐充滿 A 管，拔出導管。當水銀充滿 BB 球或略超過“ 0”刻度線時，將框架扶直，并將短螺釘插回槽內固定。從框 架上取下膨脹計，洗凈膨脹計、注射器等，放烘箱內烘干。 無限稀釋活度系數(shù)是推算二元及多元體系汽液平衡數(shù)據(jù)的重要參數(shù)。載氣流攜帶不同組分先后進入檢測器，產生一定的信號，經色譜工作站處理得到如圖