化工原理筛板塔精馏实验报告

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1、WORD格式可下载筛板塔精馏实验一.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ET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:NT——完成一定分离任务所需的理论塔板数,包括蒸馏釜;NP——完成一定分离任务所需的实际塔板数,本装置NP=10。2.图解法求理论塔板数NT以回流

2、比R写成的精馏段操作线方程如下:yn+1——精馏段第n+1块塔板上升的蒸汽组成,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——塔顶溜出液的液体组成,摩尔分数;R——泡点回流下的回流比。提馏段操作线方程如下:ym+1——提馏段第m+1块塔板上升的蒸汽组成,摩尔分数;xm——提馏段第m块塔板下流的液体组成,摩尔分数;xW-塔底釜液的液体组成,摩尔分数;L'-提馏段内下流的液体量,kmol/s;专业技术资料编辑整理分享WORD格式可下载W-釜液流量,kmol/s。加料线(q线)方程可表示为:

3、其中,q——进料热状况参数;rF——进料液组成下的汽化潜热,kJ/kmol;tS——进料液的泡点温度,℃;tF——进料液温度,℃;cpF——进料液在平均温度(tS−tF)/2下的比热容,kJ/(kmol℃);xF——进料液组成,摩尔分数。(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1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。图1全回流时理论塔板数确定(2)部分回流操作部分回流操作时,如图2,图解法的主要步骤为:A.根据物系和操作压力画出相平衡曲线,并画出

4、对角线作为辅助线;B.在对角线上定出a点(xD,xD)、f点(xF,xF)和b点(xW,xW);专业技术资料编辑整理分享WORD格式可下载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,过点f作出斜率为q/(q-1)的q线交精馏段操作线于点d,连接点d、b作出提馏段操作线;E.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.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

5、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。图2部分回流时理论板数的确定本实验料液为乙醇水溶液,釜内液体由电加热器产生蒸汽逐板上升,经与各板上的液体传质后,进入盘管式换热器壳程,冷凝成液体后再从集液器流出,一部分作为回流液从塔顶流入塔内,另一部分作为产品馏出,进入产品贮罐;残液经釜液转子流量计流入釜液贮罐。三.实验步骤实验主要操作步骤如下:1.全回流(1)在贮罐中配制浓度21%(体积百分比)的料液,以泵混合均匀。打开进料管路上的阀门,由进料泵将料液打入塔釜,观察塔釜液位计高度,进料至釜容积的2

6、/3处。(2)关闭塔身进料管路上的阀门,启动电加热管电源,逐步增加加热电压,使塔釜温度缓慢上升。专业技术资料编辑整理分享WORD格式可下载(3)打开塔顶冷凝器的冷却水,调节合适冷凝量,并关闭塔顶出料管路,使整塔处于全回流状态。(4)当塔顶温度、回流量和塔釜温度稳定后,分别取适量塔顶液(浓度XD)和塔釜液(浓度XW),待其冷却至室温后,以密度计测量其体积百分比。2.部分回流(1)在储料罐中配制一定浓度为21%的乙醇水溶液。(2)待塔全回流操作稳定时,打开进料阀,调节进料量至适当的流量。(3)控制塔顶回流和出料

7、两转子流量计,调节回流比R为3。(4)打开塔釜残液流量计,调节至适当流量。(5)当塔顶、塔内温度读数以及流量都稳定后,即如全回流第4步取样测定体积百分比。四.实验结果1.实验记录数据如表1:表1实验数据全回流部分回流塔顶温度/℃77.677.7塔底温度/℃91.791.9进料液温度/℃3434入口进料流量/(m³/h)11.011.0入口进料液浓度/%21xF=0.094221xF=0.0942塔顶出口流量/(m³/h)——1塔顶回流流量/(m³/h)——3塔顶产物质量浓度/%95xD=0.88493.5x

8、D=0.849塔底产物质量浓度/%13xW=0.055212xW=0.0508专业技术资料编辑整理分享WORD格式可下载2.全回流操作全回流图见图3图3全回流示意图图中阶梯数为12,即全回流理论塔板数NT=12-1=11。而实际塔板数NP=16。故全塔效率3.部分回流回流比R=3时,部分回流图见图4图4部分回流图图中阶梯数为13,即部分回流理论塔板数NT=13-1=12。而实际塔板数NP=16。故全塔效率。专业技

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