实验6精馏综合实验

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1、实验6精馏综合实验一、一、实验目的1.1.熟悉精馏的工艺流程，了解板式塔的结构；2.2.掌握精馏过程的操作及调节方法；3.3.在全回流及部分回流条件下，测定板式塔的全塔效率及单板效率；4.4.观察精馏塔内气液两相的接触状态；5.5.了解阿贝折光仪测定混合物组成的方法二、二、基本原理精馏利用混合物中各组分的挥发度的不同将混合物进行分离。在精馏塔中，再沸器或塔釜产生的蒸汽沿塔逐渐上升，来自塔顶冷凝器的回流液从塔顶逐渐下降，气液两相在塔内实现多次接触，进行传质、传热过程，轻组分上升，重组分下降，使混合液达到一定程度的分离。如果离开某一块塔板（或某一段填料）的气相和液相的

2、组成达到平衡，则该板（或该段填料）称为一块理论板或一个理论级。然而，在实际操作的塔板上或一段填料层中，由于汽液两相接触时间有限，气液相达不到平衡状态，即一块实际操作的塔板（或一段填料层）的分离效果常常达不到一块理论板或一个理论级的作用。要想达到一定的分离要求，实际操作的塔板数总要比所需的理论板数多，或所需的填料层高度比理论上的高。对于二元物系，若已知气液平衡数据，则根据塔顶馏出液的组成xD、原料液的组成xF、塔釜液的组成xW，及操作回流比R和进料热状态参数q，就可用图解法或计算机模拟计算求出理论塔板数。1.求全塔效率在板式精馏塔中，完成一定分离任务所需的理论塔板数

3、与实际塔板数之比定义为全塔效率（或总板效率），即：（1）式中——全塔效率；——理论塔板数（不含釜）；——实际塔板数。2.求单板效率如果测出相邻两块塔板的气相或液相组成，则可计算塔的单板效率（塔板数自上向下计数）。对于气相：（2）对于液相：（3）式中——以气相浓度表示的单板效率；——离开n板的气相组成，摩尔分数；——进入n板的气相组成，摩尔分数；——与平衡的气相组成，摩尔分数；——以液相浓度表示的单板效率；——离开n板的液相组成，摩尔分数；——进入n板的液相组成，摩尔分数；——与平衡的液相组成，摩尔分数；在任一回流比下，只要测出进出塔板的蒸汽组成和进出该板的液相组成

4、，再根据平衡关系，就可求得在该回流比下的塔板单板效率。一、三、实验装置（一）、实验设备的特点该实验装置可以用于实验教学和科研。通过该设备，可以了解精馏塔的结构特点，学习精馏塔的操作方法；研究不同回流比下的塔顶组成、全塔效率的变化等。该实验装置的特点：（1）（1）该精馏装置全部采用不锈钢材料制成，并安装玻璃观测管能够在实验过程中使学生可以清晰见到塔板上气─液传质过程的全貌，扩展学生的视野，提高实验教学效果。（2）（2）该精馏装置具有节电的优点。每套装置只需1.5千瓦左右的电负荷，就可以完成全回流和部分回流各种条件下的精馏操作实验，而且设备造价较低，经久耐用。（3）（

5、3）设备小型化，学生易于操作，且数据重现性良好。（二）、设备的主要技术数据⒈精馏塔的主要尺寸见表1：表6.1精馏塔的主要尺寸名称直径（毫米）高度（毫米）板间距（毫米）板数(块)板型孔径（毫米）降液管材质塔体Φ57×3.511001009筛板1.8Φ8×1.5紫铜塔釜Φ100×2390不锈钢塔顶冷凝器Φ57×3.5300不锈钢塔釜冷凝器Φ57×3.5300不锈钢⒉实验物系：乙醇-正丙醇物系（1）（1）纯度:化学或分析纯。（2）（2）汽液平衡关系：见见附录。（3）（3）原料液浓度：一般将乙醇质量百分数配制为15～25％。（4）（4）浓度分析用阿贝折光仪。折光指数与溶液

6、浓度的关系见附录。对30℃下质量分率与阿贝折光仪读数之间关系也可按下列回归式计算：Ｗ＝58.844116－42.61325其中Ｗ为乙醇的质量分率，为折光仪读数(折光指数)。由质量分率求摩尔分率：乙醇分子量＝46；正丙醇分子量＝60　（4）（三）、实验设备的基本情况1、实验流程示意图见6.1，实际装置如图6.22、设备操作参数：见表6.4表7.4设备操作参数序号名称数据范围说明1塔釜加热电压（V）：90—160①维持正常操作下的参数值；②用固体调压器调压,指示的功率约为实际功率的1／2--2／3。电流（A)：4.0—6.02回流比R4--∞3塔顶温度78--83(℃

7、)4操作稳定时间20—35分钟①开始升温到正常操作约30min；②正常操作稳定时间内各操作参数值维持不变，板上鼓泡均匀。5实验结果理论板数(块)3--6一般用图解法总板效率％50-85精度1块图6.1精馏实验流程示意图1-原料罐进料口;2-原料罐;3-进料泵回流阀;4-进料泵;5-电加热器;6-釜料放空阀;7-塔釜产品罐放空阀;8-釜产品储罐;9-塔釜;10-流量计;11-顶产品罐放空阀;12-顶产品;13-塔板；14-塔身；15-降液管;16-塔顶取样口;17-观察段;18-线圈;19-冷凝器20-塔釜取样口。图6.2实际装置一、四、实验方法及步骤⒈实验前准备工

8、作，检查工