化學(xué)工程與工藝專業(yè)實驗

前言

　　化學(xué)工程與工藝專業(yè)實驗是在學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)工程基礎(chǔ)理論、石油加工工藝學(xué)、基本有機(jī)化工工藝學(xué)等專業(yè)課程之后開設(shè)的一門專業(yè)實驗課，是化學(xué)工程與工藝專業(yè)重要實踐環(huán)節(jié)之一。通過本課程的學(xué)習(xí)，一方面鞏固學(xué)生對本專業(yè)基本理論知識的認(rèn)識與理解，另一方面培養(yǎng)學(xué)生的基本實驗技能及對實驗現(xiàn)象進(jìn)行分析、歸納和總結(jié)的能力，為今后從事相關(guān)領(lǐng)域科研工作打下良好的基礎(chǔ)?！　”窘滩囊蚤_設(shè)綜合設(shè)計型實驗為主，將傳統(tǒng)的小型實驗與培養(yǎng)石油化工工程技術(shù)人才結(jié)合起來，主要圍繞石油加工工藝及催化工藝為主開設(shè)大型綜合設(shè)計型實驗項目，目的在于給學(xué)生提供一個發(fā)揮其主觀能動性、創(chuàng)造性思維的空間，培養(yǎng)他們獨(dú)立分析解決實際問題的能力、以全面的視角審視問題的能力，尤其是綜合能力。使學(xué)生由以前被動的、驗證性的實驗轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥?、全方位的自我?qiáng)化訓(xùn)練上來，真正達(dá)到培養(yǎng)專業(yè)人才的目的?！　”窘滩膶嶒瀮?nèi)容側(cè)重兩條主線：其一，以石油煉制與加工工藝為主線，開設(shè)從原油開始直至重油的催化裂化工藝技術(shù)相關(guān)的石油加工大型綜合設(shè)計型實驗；其二，以催化工藝與分離工程為主線，開設(shè)從原料的特殊精制到催化劑的制備以及制備的催化劑合成某種化工原料的大型綜合設(shè)計型實驗；同時開設(shè)一些與反應(yīng)工程、分離工程等學(xué)科結(jié)合緊密的通用型實驗。　　本教材內(nèi)容為1999年5月申報的北京市第四批教學(xué)改革項目“開設(shè)化學(xué)工程與工藝專業(yè)綜合設(shè)計型實驗的研究與實踐”項目研究成果之一，并獲北京市教學(xué)成果二等獎。本教材由羅國華主編，參與編寫該教材的同志還有靳海波、高峻斌、王虹、何廣湘、任紹梅、靳廣洲，靳海波教授審定了該教材全文，并提出了許多寶貴的意見與建議，對此深表感謝?！　∮捎诰帉憰r間倉促，難免存在不少紕漏，希望教師及同學(xué)們給予批評指正，以不斷提高專業(yè)實驗的質(zhì)量。

內(nèi)容概要

　　《化學(xué)工程與工藝專業(yè)實驗》為一本石油化工類專業(yè)性較強(qiáng)的實驗教材。內(nèi)容包括石油煉制、沸石催化與分離、反應(yīng)T程三大類型實驗，可操作性強(qiáng)。每個實驗后都附有習(xí)題?？梢宰鳛榛瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)本科生、?？粕慕滩?，亦可供從事相關(guān)專業(yè)研究工作人員參考。

書籍目錄

第一章 石油煉制工藝大型綜合設(shè)計型實驗實驗一 原油的實沸點(diǎn)蒸餾實驗二 直餾汽油催化重整及產(chǎn)物組成分析實驗三 催化裂化原料油殘?zhí)康臏y定（康氏法）實驗四 小型提升管催化裂化實驗五 催化裂化氣體產(chǎn)物（裂化氣和煙氣）組成分析實驗六 催化裂化油樣產(chǎn)物餾分切割組成分布測定實驗七 催化裂化餾分油的模擬蒸餾實驗八 催化裂化汽油產(chǎn)品餾程測定實驗九 催化裂化汽油加氫精制（正庚烷一噻吩模型化合物加氫脫硫）實驗十 催化裂化柴油產(chǎn)品閃點(diǎn)測定（閉口杯法）實驗十一 催化裂化柴油產(chǎn)品運(yùn)動黏度測定第二章 沸石催化與分離技術(shù)大型綜合設(shè)計型實驗實驗一 沸石分子篩催化劑的制備實驗二 沸石分子篩催化劑的TPD表征實驗三 多孔固體催化材料的比表面積測定（催化劑BET表征）實驗四 萃取精餾分離焦化苯中非芳化合物實驗五 小型固定床反應(yīng)器用于苯-乙醇烷基化制乙苯實驗六 有機(jī)反應(yīng)產(chǎn)物GC-MS定性分析實驗七 有機(jī)化物的紅外光譜分析第三章 反應(yīng)工程大型綜合實驗實驗一 連續(xù)流動均相反應(yīng)器內(nèi)流體停留時間分布測定實驗二 填充鼓泡床液相流平均時間、方差、佩克萊準(zhǔn)數(shù)的測定實驗三 漿態(tài)鼓泡床流體力學(xué)參數(shù)測定附錄I 實驗室安全防火須知附表Ⅱ 0.066kPa（0.5 mmHg）壓力下的溫度與常壓溫度換算表附表Ⅲ 1.3 32kPa（10.0mmHg）壓力下的溫度與常壓溫度換算表參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　二、實驗簡介　　當(dāng)流體流經(jīng)固定床時，由于各種非理想因素的作用將產(chǎn)生液體的混合行為，液體的混合行為包括沿空間三個方向即軸向和兩個水平方向的混合行為。液體的軸向混合亦稱返混，引起傳質(zhì)推動力（即濃度梯度）的下降，降低了傳質(zhì)效率，降低分離和反應(yīng)的效率。在實際工業(yè)中，由于物料在器內(nèi)的流動速度不均勻，或因為內(nèi)部構(gòu)件的影響造成物料出現(xiàn)與主流動方向相反的逆向流動，使得在反應(yīng)器出口物料中有些在器內(nèi)停留時間很長，而有些停留時間則很短，因此具有不同的反應(yīng)速度。為了定量地確定出口物料的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率或產(chǎn)物的定量分布，就必須定量地知道出口物料的停留時間分布和佩克萊（Pec　　et）準(zhǔn)數(shù)，所以求物料的平均停留時間和佩克萊準(zhǔn)數(shù)是很重要的?！　”緦嶒灢捎貌Ａ畛涔呐荽卜磻?yīng)器測試液相流的軸向混合特性，用有色染料作為示蹤劑，測其吸光度，然后求出其濃度分布，用軸向擴(kuò)散模型計算其.Peclet準(zhǔn)數(shù)?！　∪嶒炘怼　?.示蹤劑濃度測量　　實驗中根據(jù)水的流量調(diào)節(jié)示蹤劑的流量，以保證示蹤劑的流量與水的流量之比保持恒定。示蹤劑的濃度采用測量液體的吸光度法，利用液體的吸光度計算出示蹤劑的濃度。本實驗采用等間隔取樣。大部分時間均以1min取一次液體，以測其吸光度。其中吸光度與濃度的關(guān)系可用測量示蹤劑的標(biāo)準(zhǔn)樣的吸光度，然后找出其濃度與吸光度的關(guān)系。本實驗得出的關(guān)系式為　　濃度（c）=0.00831×吸光度　　其中濃度的單位為g/L，用實驗測出的吸光度求示蹤劑的濃度?！　?.平均時間、方差、佩克萊準(zhǔn)數(shù)　　描述填充床流動的情況和混合模型的方法有很多，本實驗用的是軸向擴(kuò)散模型法。軸向擴(kuò)散模型可能是描述軸向返混最成功的模型，也是當(dāng)前人們使用最多的模型。最初由Danckwerts（1953）提出。為了模擬返混所導(dǎo)致流體偏離平推流效果，可借助這種軸向返混與擴(kuò)散過程的相似性，在平推流的基礎(chǔ)上疊加上軸向返混擴(kuò)散項來加以修正，并人為的假設(shè)該軸向返混過程可用費(fèi)克定律（Fick Law）加以描述。所以該模型稱為“軸向分散模型”（或稱為軸向擴(kuò)散模型）。

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