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1、精馏法分离乙醇-水体系的实验研究系别：化学与环境科学系班级：姓名：学号：填料塔精馏实验(漳州师范学院，福建漳州，363000)摘要：众所周知，精馏过程是化工生产过程中应用最广泛也是能耗较高的分离过程,其过程变量和被控变量较多,过程的动态及机理较复杂。当前，石油化工行业正处于飞速发展时期,精馏操作的实际应用范围更趋广泛,分离物料的组分和分离纯度都在不断提高,生产规模趋于大型化,要求塔器设备具有高通量、高效率和低压降等优良的综合性能。现代填料塔技术能很好地满足这些要求,不仅在大规模生产中广被采用,而且有取代板式塔的趋势。本文介绍了精馏实验的基本原理以及填料精馏塔的基本结
2、构，研究了精馏塔在全回流条件下，塔顶温度等参数随时间的变化情况，测定了全回流和部分回流条件下的理论板数，分析了不同进料量对操作条件和分离能力的影响。关键词：精馏；填料塔；不同进料量；分离能力；等板高度；理论塔板数1.前言精馏是一种利用回流使液体混合物得到高纯度分离的蒸馏方法，是工业上应用最广的液体混合物分离操作，广泛用于石油、化工、轻工、食品、冶金等部门。精馏操作按不同方法进行分类。根据操作方式，可分为连续精馏和间歇精馏；根据混合物的组分数，可分为二元精馏和多元精馏；根据是否在混合物中加入影响汽液平衡的添加剂，可分为普通精馏和特殊精馏（包括萃取精馏、恒沸精馏和加盐精
3、馏）。若精馏过程伴有化学反应，则称为反应精馏。19双组分混合液的分离是最简单的精馏操作。。精馏塔供汽液两相接触进行相际传质，位于塔顶的冷凝器使蒸气得到部分冷凝,部分凝液作为回流液返回塔顶,其余馏出液是塔顶产品。位于塔底的再沸器使液体部分汽化，蒸气沿塔上升，余下的液体作为塔底产品。进料加在塔的中部,进料中的液体和上塔段来的液体一起沿塔下降，进料中的蒸气和下塔段来的蒸气一起沿塔上升。在整个精馏塔中，汽液两相逆流接触，进行相际传质。液相中的易挥发组分进入汽相，汽相中的难挥发组分转入液相。对不形成恒沸物的物系，只要设计和操作得当，馏出液将是高纯度的易挥发组分，塔底产物将是高
4、纯度的难挥发组分。进料口以上的塔段，把上升蒸气中易挥发组分进一步提浓，称为精馏段；进料口以下的塔段，从下降液体中提取易挥发组分，称为提馏段。两段操作的结合，使液体混合物中的两个组分较完全地分离，生产出所需纯度的两种产品。当使n组分混合液较完全地分离而取得n个高纯度单组分产品时，须有n-1个塔。精馏之所以能使液体混合物得到较完全的分离，关键在于回流的应用。回流包括塔顶高浓度易挥发组分液体和塔底高浓度难挥发组分蒸气两者返回塔中。汽液回流形成了逆流接触的汽液两相，从而在塔的两端分别得到相当纯净的单组分产品。塔顶回流入塔的液体量与塔顶产品量之比，称为回流比，它是精馏操作的一
5、个重要控制参数，它的变化影响精馏操作的分离效果和能耗。2.精馏实验部分2.1实验目的(1)了解填料精馏塔的基本结构，熟悉精馏的工艺流程。(2)掌握精馏过程的基本操作及调节方法。(3)掌握测定塔顶、塔釜溶液浓度的实验方法。(4)掌握精馏塔性能参数的测定方法，并掌握其影响因素。(5)掌握用图解法求取理论板数的方法。(6)通过如何寻找连续精馏分离适宜的操作条件，培养分析解决化工生产中实际问题的能力、组织能力、实验能力和创新能力。2.2实验原理精馏塔一般分为两大类：填料塔和板式塔。实验室精密分馏多采用填料塔。填料塔属连续接触式传质设备，塔内气液相浓度呈连续变化。常以等板高度
6、(HETP)来表示精馏设备的分离能力，等板高度越小，填料层的传质分离效果就越好。19(1)等板高度(HETP)HETP是指与一层理论塔板的传质作用相当的填料层高度。它的大小，不仅取决于填料的类型、材质与尺寸，而且受系统物性、操作条件及塔设备尺寸的影响。对于双组分体系，根据其物料关系xn，通过实验测得塔顶组成xD、塔釜组成xW、进料组成xF及进料热状况q、回流比R和填料层高度Z等有关参数，用图解法求得其理论板NT后，即可用下式确定：HETP=Z/NT(2)图解法求理论塔板数NT精馏段的操作线方程为：yn+1=xn+上式中,yn+1---精馏段第n+1块塔板伤身的蒸汽组
7、成,摩尔分数；xn---精馏段第n块塔板下流的液体组成,摩尔分数；xD---塔顶馏出液的液体组成,摩尔分数；R---泡点回流下的回流比；提馏段的操作线方程为：ym+1=xm-上式中,ym+1---提镏段第m+1块塔板上升的蒸汽组成,摩尔分数；xm---提镏段第m块塔板下流的液体组成,摩尔分数；xW---塔釜的液体组成，摩尔分数；′--提镏段内下流的液体量,kmol/s；W----釜液流量,kmol/s；加料线(q线)方程为：y=x-，其中q=1+上式中，q---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,℃；---进料温
