化工原理筛板塔精馏实验报告文档格式.docx

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2、了解板式塔内的结构，观察塔板上汽-液接触状况。

3、测定全回流时的全塔效率及单板效率。

三、基本理论及原理

在板式精馏塔中，由塔釜产生的液沿塔板逐板上升与来自塔顶逐板下降的回流蒸汽，在塔板上为实现多次接触，进行传热与传质，使混合液达到一定程度的分离。

回流是精馏操作得以同时实现的基础。

塔顶的回流液与采出量之比，称为回流比。

回流比是精馏操作的重要参数之一，其大小影响着精馏操作的分离效果和能耗。

回流比存在两种地心情况：

最少回流比和全回流。

若塔在最小回流比下操作，要完成分离任务，则需要有无穷多块塔板的精馏塔。

当然，这不符合工业实际，所以最小回流比只是一个操作限度。

若操作处于全回流时，既无任何产品采出，也无任何原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔中，这在生产中无实验意义。

但是，须由于此时所需理论板数总计，又易于达到稳定，故常在工业装置中的开停车、排除故障及科学研究时采用。

实际回流比常取最重回流需求大增比的1.2~2.0倍。

在精馏塔操作中，若回流系统出现系统故障，操作情况要急剧恶化，分离对比度也将变坏。

板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数，有以下两种定义方法。

（1）总板效率EE?

NNe

式中E——总板效率；

N——理论板数（不包括塔釜）；

Ne——实际板数。

（2）单板效率Eml

Eml,n?

xn?

1?

xn

*

式中Eml,n——浓度以液相浓度表示的丫蕊效率；

Xn，Xn-1——第n块板和第（n-1）块板的液相浓度；

Xn*——与第n块板气相浓度相平衡的液相浓度；

总板效率与单板效率的数值常由实验测定。

效率是评价塔板性能优劣的重要数据。

物系性质、板型及操作负荷是影响单板管理效率的重要因数。

当物系与板型确定后，可通过汽液符合达到最高的板效率；

对于不同的板型，可以在保持相同的物系及操作方式如前所述条件下，测定其单板效率，以称赞其性能优劣。

总板效率反映全塔各塔板的平均分离效果，常用于板式塔中。

四、实验流程及仪表

本实验的流程如下图所示，主要有精馏塔、回流分配装置及流入测控系统组成。

1．精馏塔

精馏塔为筛板塔，全塔共八块塔板，塔身的结构尺寸为：

塔径∮（57×

3.5）mm，塔板间距80mm；

溢流管截面积78.5mm2,溢流堰高12mm，底隙高度6mm；

每块塔板开有43个直径为1.5mm的小孔，正三角形排列，孔间距为6mm。

为了便于观察踏板上所的汽-液接触情况，塔身设有一节玻璃视盅，在第1-6块塔板上用均有液相取样口。

蒸馏釜尺寸为∮108mm×

4mm×

400mm.塔釜装有液位计、电加热器（1.5kw）、控温电热器（200w）、温度计接口、测压口和取样口，分别内则用于观测釜内液面高度，加热料液，控制电加热装置，测量塔釜温度，测量塔顶与塔釜的压差和塔釜液取样。

由于本实验所当为试样为塔釜液相物料，故塔釜内可视为一块理论板。

塔顶空气冷却塔内为一蛇管式换热器，换热面积为0.06m2，管外走蒸汽，管内走冷却水。

图1精馏装置和流程示意图

1—塔顶冷凝器；

2—回流比分配器；

3—塔身；

4—转子流量计；

5—视盅；

6—塔釜；

7—塔釜加热器；

8—控温加热器；

9—支座；

10—冷却器；

11—原料液罐；

12—缓冲罐；

13—进料泵；

14—塔顶放气阀

2．回流分配装置

回流分配装置由回流分配器与控制器开关组成。

控制器由控制仪表和电磁线圈构成。

回流分配器由玻璃制成，它由一个入口管、两个出口管及引流棒共同组成。

两个出口管分别用于回流和采出。

引流棒为一根∮4mm的玻璃棒，内部装有铁芯，塔顶冷凝器中的冷凝液顺着引流棒流下，在控制器的控制下实现塔顶冷凝器的回流或采出操作。

即当控制器电路接通后，高能圈将引流棒吸起，操作处于采出状态；

当控制器电路断开之时，电磁线圈不工作，引流棒自然下垂，操作处于回流状态。

此回流分配器可通过控制器实现手动控制，也可电子学通过计算机实现自动控制。

3．测控系统

在本实验中，利用人工智能仪表分别测定塔顶温度、塔釜温度、塔身伴热温度、塔釜加热温度、全塔压降、加热电压、进料温度及回流比等编码器，该系统的引入，不仅使实验跟更为简便、快捷，又可实现计算机技术计算机在线数据采集与控制。

4．物料浓度分析

本实验所用的体系为乙醇-正丙醇，由于这两种化学物质的折射率存在差异，且其混合物的质量分数与折射率有优异的线性关系，故可通过阿贝折光仪分析料液的折射率，从而得到浓度。

这种含水测定方法的特点是方便快捷、操作简单，但精度稍低；

若要实现高精度的测量，可利用气相色谱进行浓度分析。

混合料液的折射率与效率分数（以乙醇计）的关系如下。

40℃时m=58.2068-42.1941nD（1.3560&

lt;

nD&

1.3795）

式中m——料液的质量分数；

nD——料液的折射率。

五、操作要点

全回流时精馏操作实验量度：

1、对照流程图，熟悉精馏过程的流程，搞清仪表柜上按钮与各仪表对应的设备与测控点。

2、启动进料泵，向塔中供以乙醇—正丙醇料液，至塔釜高度的3/4左右。

3、启动塔釜加热及塔身伴热，塔顶离心式冷凝器冷却水控制阀处于开启状态。

4、适当调节加热电压，一段时间后，待塔操作方式参数稳定后，在塔顶、塔釜及相邻两块塔板上取样，用阿贝折光仪需要进行分析，测取两组数据。

5、实验完毕，停止加料，关闭和塔釜加热及塔身伴热，切断电源，清理现场。

六、数据整理与计算示例

在全回流、加热电压为86V的条件下测得下表数据：

以塔顶数据为例，计算过程如下：

1）摩尔分率计算

塔顶平均折光率nD=（nD1+nD2+nD3）/3=（1.3619＋1.3618+1.3618）/3＝1.36183塔顶料液质量分数m=58.2068-42.1941nD=58.2068-42.1941×

1.36183=0.745468乙醇摩尔质量M＝46.07kg∕kmol丙醇摩尔质量M＝60.1kg∕kmol轻组分乙醇的摩尔分率xw＝（m∕46.07）∕[m∕46.07＋（1－m）∕60.1]

＝（0.745468∕46.07）∕[0.745468∕46.07＋（1－0.745468）∕60.1]

＝0.792561

2）板效率计算

在三维空间系中绘制x—y图，用图解法求出理论板数：

篇二：

化工原理实验精馏实验

北京化工大学学生实验报告

学院：

化学工程学院姓名：

王敬尧

学号：

2010016068

专业：

化学工程与工艺

班级：

化工1012班

同组人员：

雍维、雷雄飞课程名称：

化工原理实验实验名称：

精馏实验实验发售日期2013.5.15

北京化工大学

实验五精馏实验

本实验通过测定下所稳定此项工作状态下塔顶、塔釜及任意两块塔板的液相折光度，得到该处色谱法浓度，根据数据绘出x-y图并用图解法求出理论塔板数，从而得到全回流时的全塔效率及单板效率。

通过实验，了解精馏塔工作原理。

精馏，图解法，理论板数，全塔效率，单板效率。

一、目的及任务

①挑剔精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法。

②了解板式塔的结构，观察塔板上汽-液接触状况。

③测定全回流时的全塔效率及单塔效率。

④测定部分回流时的全塔效率。

⑤测定全塔的浓度（或温度）分布。

⑥测定塔釜再沸器沸腾的沸腾给热乘积。

二、基本原理

在板式精馏塔中，由塔釜产生的蒸汽沿塔逐板上升与来自塔顶逐板下降的回流液，在塔板上实现多次接触，进行传热与传质，使混合液达到一定程度的分离。

回流是精馏操作得以实现的基础。

塔顶的回流量与采出量之比，称为回流比。

回流比是精馏操作的重要参数之一，其大小影响己烷着精馏操作的黏合效果和能耗。

回流比存在两种极限情况：

惟一回流比和全回流。

若塔在最小回流比下拆装，要完成分离任务，则必需无穷多塔板的精馏塔。

当然，这不符合工业实际，所以总和回流比只是一个尽可能操作限度。

若操作处于全回流时，既无任何产品采出，也无原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔顶，这在生产中午时间性。

但是由于此刻所需理论此时板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置的开停车、克峰排除故障及科学研究时装配。

实际回流比常取最小回流比的1.2～2.0倍。

在精馏操作中，若回流系统显现出故障，操作方式情况会急剧恶化，分离效果也将变坏。

1

板是体现塔板性能及操作状况的主要参数，有以下两种定义方法。

（1）总板效率E

E=N/Ne

式中E——总板效率；

N——理论板数（不包括塔釜）；

Eml=（xn-1-xn）/（xn-1-xn*）

式中Eml——以液相浓度表示的单板效率；

xn，xn-1——第n块板和第n-1块板的液相浓度；

xn*——与第n块板气相浓度相平衡的液相浓度。

总板效率与单板效率的数值通常由实验测定。

单板效率是评价塔板性能优劣的重要数据。

物系性质、板型及负荷是影响单板效率的重要因数。

当物系与板型确定后，可通过改变耗电气液能耗达到最高板效率；

对于不同的板型，可以保持相同的物系相同及拆装条件下，测定其单板效率，以评价其性能的优劣。

总板效率反映全塔各塔板的平均分离效果，常用于板式和塔设计中。

若改变塔釜再沸器中加热器的电压，塔内上升蒸汽量将会改变，同时，釜再沸器电加热器表面的温度将发生变化，其沸腾给热系数也将发生变化，从而可以得到沸腾给热系数与加热量的关系。

由牛顿冷却定律，可知

Q=αA△tm

式中Q——加热量，kw;

α——沸腾给热系数，kw/（m2*K）;

A——传热面积，m2;

△tm——加热器光滑与主体温度之差，℃。

若加热器的壁面温度为ts,和塔釜内液体的主体温度为tw,则上式可改写为

Q=aA（ts-tw）

由于塔釜再沸器为直接电加热，则加热量Q为

Q=U/R

式中U——灭弧的加热电压，V;

R——电加热器的电阻，Ω。

2

三、装置和流程

本实验的流程如图1所示，主要有精馏塔、回流分配系统及测控系

统组成。

1.精馏塔

为了便于观察踏板上的汽-液接触情况，塔身设有一节玻璃视盅，在第1-6块塔板上均有液相取样口。

400mm.塔釜装有液位计、电加热器（1.5kw）、控温电热器（200w）、温度计接口、测压口和取样口，分别用于观测釜内谢尔丁液面高度，加热料液，控制电加热装置，测量塔釜温度，测量塔顶与塔釜的压差和塔釜液取样。

由于本实验所取试样为和塔釜液相物料，故塔釜内可视为一块理论板。

塔顶冷凝器为一蛇管式换热器，换热面积为0.06m2，管外走冷却液。

图1精馏开关和流程示意图

1．塔顶冷凝器