实验七 筛板精馏实验指导书

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1、筛板精馏塔实验装置(BJ100D)——实验指导书筛板精馏塔实验装置实验指导书第10页共10页筛板精馏塔实验装置(BJ100D)——实验指导书筛板塔精馏过程实验一．实验目的1．了解筛板精馏塔及其附属设备的基本结构，掌握精馏过程的基本操作方法。2．学会判断系统达到稳定的方法，掌握测定塔顶、塔釜溶液浓度的实验方法。3．学习测定精馏塔全塔效率和单板效率的实验方法，研究回流比对精馏塔分离效率的影响。二．基本原理1．全塔效率全塔效率又称总板效率，是指达到指定分离效果所需理论板数与实际板数的比值，即（1）式中，－完成一定分离任务所需的理论塔板数，包

2、括蒸馏釜；－完成一定分离任务所需的实际塔板数，本装置＝10。全塔效率简单地反映了整个塔内塔板的平均效率，说明了塔板结构、物性系数、操作状况对塔分离能力的影响。对于塔内所需理论塔板数，可由已知的双组分物系平衡关系，以及实验中测得的塔顶、塔釜出液的组成，回流比R和热状况q等，用图解法求得。2．单板效率单板效率又称莫弗里板效率，如图1所示，是指气相或液相经过一层实际塔板前后的组成变化值与经过一层理论塔板前后的组成变化值之比。图1塔板气液流向示意按气相组成变化表示的单板效率为第10页共10页筛板精馏塔实验装置(BJ100D)——实验指导书（2

3、）按液相组成变化表示的单板效率为（3）式中，、－离开第n、n+1块塔板的气相组成，摩尔分数；、－离开第n-1、n块塔板的液相组成，摩尔分数；－与成平衡的气相组成，摩尔分数；－与成平衡的液相组成，摩尔分数。3．图解法求理论塔板数图解法又称麦卡勃－蒂列（McCabe－Thiele）法，简称M－T法，其原理与逐板计算法完全相同，只是将逐板计算过程在y－x图上直观地表示出来。精馏段的操作线方程为：（4）式中，－精馏段第n+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数；－精馏段第n块塔板下流的液体组成，摩尔分数；－塔顶溜出液的液体组成，摩尔分数；－泡点回流

4、下的回流比。提馏段的操作线方程为：（5）式中，－提馏段第m+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数；－提馏段第m块塔板下流的液体组成，摩尔分数；－塔底釜液的液体组成，摩尔分数；－提馏段内下流的液体量，kmol/s；－釜液流量，kmol/s。第10页共10页筛板精馏塔实验装置(BJ100D)——实验指导书加料线（q线）方程可表示为：（6）其中，（7）式中，－进料热状况参数；－进料液组成下的汽化潜热，kJ/kmol；－进料液的泡点温度，℃；－进料液温度，℃；－进料液在平均温度/2下的比热容，kJ/（kmol℃）；－进料液组成，摩尔分数。回流比R

5、的确定：（8）式中，－回流液量，kmol/s；－馏出液量，kmol/s。式（8）只适用于泡点下回流时的情况，而实际操作时为了保证上升气流能完全冷凝，冷却水量一般都比较大，回流液温度往往低于泡点温度，即冷液回流。如图2所示，从全凝器出来的温度为、流量为的液体回流进入塔顶第一块板，由于回流温度低于第一块塔板上的液相温度，离开第一块塔板的一部分上升蒸汽将被冷凝成液体，这样，塔内的实际流量将大于塔外回流量。第10页共10页筛板精馏塔实验装置(BJ100D)——实验指导书图2塔顶回流示意图对第一块板作物料、热量衡算：（9）（10）对式（9）、式

6、（10）整理、化简后，近似可得：（11）即实际回流比：（12）（13）式中，、－离开第1、2块板的气相摩尔流量，kmol/s；－塔内实际液流量，kmol/s；、、、－指对应、、、下的焓值，kJ/kmol；－回流液组成下的汽化潜热，kJ/kmol；－回流液在与平均温度下的平均比热容，kJ/（kmol℃）。（1）全回流操作在精馏全回流操作时，操作线在y－x图上为对角线，如图3所示，根据塔顶、塔釜的组成在操作线和平衡线间作梯级，即可得到理论塔板数。第10页共10页筛板精馏塔实验装置(BJ100D)——实验指导书图3全回流时理论板数的确定（1

7、）部分回流操作部分回流操作时，如图4，图解法的主要步骤为：A.根据物系和操作压力在y－x图上作出相平衡曲线，并画出对角线作为辅助线；B.在x轴上定出x＝xD、xF、xW三点，依次通过这三点作垂线分别交对角线于点a、f、b；C.在y轴上定出yC＝xD/(R+1)的点c，连接a、c作出精馏段操作线；D.由进料热状况求出q线的斜率q/（q-1），过点f作出q线交精馏段操作线于点d；E.连接点d、b作出提馏段操作线；F.从点a开始在平衡线和精馏段操作线之间画阶梯，当梯级跨过点d时，就改在平衡线和提馏段操作线之间画阶梯，直至梯级跨过点b为止；G

8、.所画的总阶梯数就是全塔所需的理论踏板数（包含再沸器），跨过点d的那块板就是加料板，其上的阶梯数为精馏段的理论塔板数。第10页共10页筛板精馏塔实验装置(BJ100D)——实验指导书图4部分回流时理论板数的确定三.实验装