精馏塔实验讲义

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1、精馏塔实验讲义一、实验目的⒈充分利用计算机采集和控制系统具有的快速、大容量和实时处理的特点，进行精馏过程多实验方案的设计，并进行实验验证，得出实验结论。以掌握实验研究的方法。⒉学会识别精馏塔内出现的几种操作状态，并分析这些操作状态对塔性能的影响。⒊学习精馏塔性能参数的测量方法，并掌握其影响因素。⒋测定精馏过程的动态特性，提高学生对精馏过程的认识。二、实验原理1．在板式精馏塔中，由塔釜产生的蒸汽沿塔板逐板上升与来字塔板下降的回流液，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

2、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，其大小影响着精馏操作的分离效果和能耗。回流比存在两种极限情况：最小回流比和全回流。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，也无原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔内中，这在生产中无实际意义。但是，由于此时所需理论塔板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置的开停车、排除故障及科学研究时使用。实际回流比常取最小回流比1.2—2.0倍。在精馏操作中，若回流

3、系统出现故障，操作情况会急剧恶化，分离效果也会变坏。2．对于二元物系，如已知其汽液平衡数据，则根据精馏塔的原料液组成，进料热状况，操作回流比及塔顶馏出液组成，塔底釜液组成可以求出该塔的理论板数NT。按照式（5-1）可以得到总板效率ET，其中NP为实际塔板数。部分回流时，进料热状况参数的计算式为式中：tF——进料温度，℃。tBP——进料的泡点温度，℃。Cpm——进料液体在平均温度（tF+tP）/2下的比热，kJ/（kmol．℃）。rm——进料液体在其组成和泡点温度下的汽化潜热，kJ/kmol。Cpm=Cp1M1x1+Cp2M2x2，

4、kJ/（kmol．℃）rm=r1M1x1+r2M2x2，kJ/kmol式中：Cp1，Cp2——分别为纯组份1和组份2在平均温度下的比热，kJ/（kg．℃）。r1，r2——分别为纯组份1和组份2在泡点温度下的汽化潜热，kJ/kg。M1，M2——分别为纯组份1和组份2的质量，kg/kmol。x1，x2——分别为纯组份1和组份2在进料中的分率。三、实验流程主体设备位号及名称：T101——精馏塔D101——原料液储罐D102——塔顶产品储罐D103——塔底产品储罐E101——预热器E102——塔釜电加热器E103——空气冷凝器P101——

5、进料泵LV101——塔釜掖位控制电磁阀四、实验步骤·选择参数1．在“实验参数”界面，选择精馏段塔板数，选择提馏段塔板数。以下实验步骤以精馏段塔板数为5，提馏段塔板数为3，回流比为4的情况下为例。·精馏塔进料1．检查各容器罐内是否为空。2．检查各管线阀门是否关闭。3．在“实验参数”界面，配置一定浓度的乙醇/正丙醇混合液，即进料配料比。4．设定进料罐的一次性进料量，单击“进料”按钮，进料罐开始进料，直到罐内液位达到70%以上。5．打开进料泵P101的电源开关，启动进料泵。6．设定进料泵功率，将进料流量控制器的MV值设为50%，开始进料

6、。7．设定预热器功率，将进料温度控制器的MV值设为60%，开始加热。8．如果塔釜液位涨过70%，打开LV101，将塔釜液位控制器的MV值折为30%左右，控制塔釜液位在70%-80%之间。·启动再沸器1．打开阀门V103，将塔顶冷凝器内通入冷却水。2．设定塔釜加热功率，将塔釜加热控制器的MV值设为50%，使塔缓缓升温。·建立回流1．在“回流比控制器”界面，将回流值设为20，将采出值设为5，即回流比控制在4。2．将塔釜加热控制器的MV值设为60%，加大蒸出量。3．将塔釜液位控制器的MV值设为10%左右，控制塔釜液位在50%左右。·调整

7、至正常1．进料温度稳定在95.3℃左右时，将进料温度控制器设自动，将SP值设为95.3℃。2．塔釜液位稳定在50%左右时，将塔釜液位控制器设自动，将SP值设为50%。3．塔釜温度稳定在90.5℃左右时，将塔釜温度控制器设为自动，SP值设为90.5℃。4．稳定时塔顶温度在75.8℃左右。5．保持稳定操作几分钟，取样记录分析组分成份。·停车操作1．关闭原料预热器，将进料温度控制器设手动，将MV值设0。2．关闭原料进料泵电源，将进料流量控制器设手动，将MV值设0。3．关闭塔釜加热器，将塔釜温度控制器设受动，将MV值设0。4．待塔釜温度冷

8、却至室温后，关闭冷却水。五、参考文献[1]冷士良.化工单元过程及操作.北京：化学工业出版社，2002[2]张金利等.化工原理实验.天津：天津大学出版社，2005[3]杨祖荣.化工原理实验.北京：化学工业出版社，2004