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时间:2019-07-12
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1、标准文档北京化工大学化工原理实验告::::::实验日期实验名称班级姓名学号同组成员实验日期精馏实验2015.5.13实验日期实用文案标准文档精馏实验一、实验目的1、熟悉填料塔的构造与操作;2、熟悉精馏的工艺流程,掌握精馏实验的操作方法;3、了解板式精馏塔的结构,观察塔板上汽液接触状况;4、掌握液相体积总传质系数的测定方法并分析影响因素5、测定全回流时的全塔效率及单板效率;6、测量部分回流时的全塔效率和单板效率二、实验原理在板式精馏塔中,混合液的蒸汽逐板上升,回流液逐板下降,气液两相在塔板上接触,实现传质、传热过程而达到分离的目的。如果在每层塔板上,上升
2、的蒸汽与下降的液体处于平衡状态,则该塔板称之为理论塔板。然而在实际操做过程中由于接触时间有限,气液两相不可能达到平衡,即实际塔板的分离效果达不到一块理论塔板的作用。因此,完成一定的分离任务,精馏塔所需的实际塔板数总是比理论塔板数多。回流是精馏操作得以实现的基础。塔顶的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,则需要有无穷多块板的精馏塔。这在工业上是不可行的,所以最小回流比只是一个操作限度。若在全回流下操作,既无
3、任何产品采出,也无原料加入,塔顶的冷凝液全部返回塔中,这在生产中无实验意义。实际回流比常取最小回流比的1.2~2.0倍。实用文案标准文档本实验处于全回流情况下,既无任何产品采出,又无原料加入,此时所需理论板最少,又易于达到稳定,可以很好的分析精馏塔的性能。影响塔板效率的因素很多,大致可归结为:流体的物理性质(如粘度、密度、相对挥发度和表面张力等)、塔板结构以及塔的操作条件等。由于影响塔板效率的因素相当复杂,目前塔板效率仍以实验测定给出。板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数,有两种定义方法。(1)总板效率式中:——总板效率;——理论板数(不包括塔釜)
4、;——实际板数(2)单板效率式中:——以液相浓度表示的单板效率;,——第n块板和第n-1块板的液相浓度;——与第n块板气相浓度相平衡的液相浓度。实用文案标准文档总板效率与单板效率的数值通常由实验测定。单板效率是评价塔板性能优劣的重要数据。物系性质、板型及操作负荷是影响单板效率的重要参数。当物系与板型确定后,可通过改变气液负荷达到最高的板效率;对于不同的板型,可以在保持相同的物系及操作条件下,测定其单板效率,以评价其性能的优劣。总板效率反映全塔各塔板的平均分离效果,常用于板式塔设计中。实验所选用的体系是乙醇—正丙醇,这两种物质的折射率存在差异,且其混合物
5、的质量分数与折射率有良好的线性关系,通过使用阿贝折光仪来分析料液的折射率,从而得到浓度。若改变塔釜再沸器中电加热器的电压,塔内上升蒸汽量将会改变,同时,塔釜再沸器电热器表面得温度将发生改变,其沸腾给热系数也将发生变化,从而可以得到沸腾给热系数与加热量的关系。由牛顿冷却定律,可知式中——加热量,kW;——沸腾给热系数,kW/(m2·K)——传热面积,m2——加热器表面与温度主体温度之差,℃。若加热器的壁面温度为ts,塔釜内液体的主体温度为tw,则上式可改写为由于塔釜再沸器为直接电加热,则其加热量Q为式中:U——电加热器的加热电压,V;R——电加热器的电阻
6、,Ω实用文案标准文档(1)根据进料热状态参数作q线,q线方程:式中:——进料液组成(摩尔分数); ——进料热状态参数。式中:——定性温度下进料液的平均比热,(kJ•kmol-1•℃-1)——进料温度,℃;——进料泡点,℃;——进料的千摩尔气化潜热,(kJ/kmol);(4)由塔底残液浓度XW垂线与平衡线的交点,精馏段操作线与q线交点的连线作提馏段操作线。(5)图解法求出理论塔板数。一、实验流程1、实验装置本实验的流程如图所示,主要由精馏塔、回流分配装置及测控系统组成。实用文案标准文档1、配料罐2、配料罐放空阀3、循环泵4、进料罐5、进料罐放空阀6、
7、进料泵7、进料旁路阀8、进料流量计9、快速进料阀10、进料口位置阀11、玻璃塔节12、塔釜加热器13、塔釜液位计14、塔釜出料阀15、塔釜冷却器16、出料泵17、快速出料阀18、π型液位控制管19、回流比分配器20、塔顶冷凝器21、塔顶放空阀22、冷却水流量计1、设备参数(1)精馏塔实用文案标准文档精馏塔为筛板塔,全塔共8块塔板,塔身的结构尺寸为:塔径φ(57×3.5)mm,塔板间距80mm:溢流管截面积78.5mm2,溢流堰高12mm,底隙高度6mm;每块塔板开有43个直径为1.5mm的小孔,正三角形排列,孔间距为6mm。为了便于观察塔板上的汽—液接
8、触情况,塔身设有一节玻璃视盅,在第1~6块塔板上均有液相取样口。蒸馏釜尺寸为φ108mm×4m
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