精馏实训实验指导书文档

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1、精憎实训实验装置实验指导书精馅实训实验1•工业背景:精饰是分离液体混合物最常用的一种操作，在化工、医药、炼油等领域得到了广泛的应用。精饰是同时进行传热和传质的过程，为实现精饰过程，需要为该过程提供物料的贮存、输送、传热、分离、控制等设备和仪表。本装置考虑学校实际需求状况，采用水-乙醇作为精饰物系，进行连续精饰实训。2.流程简介2.1常压精饰流程：原料储槽内的水-乙醇混合液体经原料液泵输送至原料液加热器，经预热后，由精饰塔小部进入精饰塔，进行分离，气相由塔顶锦出，经冷凝器冷却后，进入塔顶冷凝液槽，再进入常

2、压回流罐，经回流泵，部分回流至精饰塔顶，釜底溶液和列管式再沸器形成循环流动。分析回流罐内混合溶液乙醇含量，合格后控制一•定回流比，分别从塔顶、塔底采岀产品。2.2真空精饰流程：原料储槽内的水-乙醇混合液体经原料液泵输送至原料液加热器，经预热后，由精饰塔小部进入精饰塔，进行分离，气相由塔顶锦出，经冷凝器冷却后，进入塔顶冷凝液槽，再进入真空再冷器后，回到真空回流罐，经回流泵，回流至精饰塔顶，釜底溶液和列管式再沸器形成循环流动。分析M流罐内混合溶液乙醇含量，合格后控制一•定回流比，分别从塔顶、塔底采出产品。3

3、•功能3.1能进行泵、电加热设备、容器、塔器等设备操作的训练。3・2能分别进行单塔连续常压精饰和连续真空精饰，制得合格产品，可对学生进行实训操作考核。3・3能进行全塔效率测定。3・4系统可实现手动控制和自动控制，实时显示过程数据，有工控柜，可接入DCS系统。3.5装置为工程化布局、带操作平台、斜梯，反映工业精馆布局特点。3・6能进行气相色谱操作实训。2.基本原理4.1全塔效率坊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，即(1)式中，M—完成一定分离任务所需的理论塔板数，包括

4、再沸器(精谓釜)。Np—完成一定分离任务所需的实际塔板数，本装置“卩=10。全塔效率简单地反映了整个塔内塔板的平均效率，说明了塔板结构、物性系数、操作状况对塔分离能力的影响。对于塔内所需理论塔板数“厂，可rfl已知的双组分物系平衡关系，以及实验屮测得的塔顶、塔釜出液的组成，冋流比R和热状况q等，用图解法求得。图1塔板气液流向示意图解法求理论塔板数“厂图解法乂称麦卡勃一蒂列(McCabe—Thiele)法，简称M—T法，其原理与逐板计算法完全相同，只是将逐板计算过程在y—x图上直观地表示出来。精馅段的操作

5、线方程为：RxD(2)式中，儿—精懈段第n+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数;暫一精憾段第n块塔板下流的液体组成，摩尔分数;勺一塔顶溜出液的液体组成，摩尔分数；R—泡点回流下的回流比。提谓段的操作线方程为:(3)LWxwx£—WL-W式屮，儿屮一提徭段第n)+l块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数；几一提懈段第ni块塔板下流的液体组成，摩尔分数；兀一塔底釜液的液体组成，摩尔分数；■L—提镭段内下流的液体量，kmol/s；W—釜液流量，kmol/so加料线(q线)方程可表示为：g_lq-其屮，心+沁-匕(5)

6、式中，q—进料热状况参数；°一进料液组成下的汽化潜热，kj/kmol；厲一进料液的泡点温度，°C；。一进料液温度，°C；c”—进料液在平均温度色-—)/2下的比热容，kJ/(kmoVO；*一进料液组成，摩尔分数。R丄回流比R的确定：D(6)式中，L一冋流液量，kmol/s；D—憾出液量，kmol/so式6只适用丁•泡点下回流吋的情况，而实际操作吋为了保证上升气流能完全冷凝，冷却水量一般都比较大，冋流液温度往往低于泡点温度，即冷液冋流。如图2所示，从全凝器出來的温度为厲、流量为厶的液体回流进入塔顶第一块板

7、，由于冋流温度低于第一块塔板上的液和温度，离开第一块塔板的一部分上升蒸汽将被冷凝成液休，这样，塔内的实际流量将大于塔外回流量。图2塔顶冋流示意图对第一块板作物料、热量衡算：(7)«+厶=匕+厶V

8、G+厶厶」二％/卩2+L/(8)对式7、式8整理、化简后，近似可得：c(tlf—)厶~乙［1+—］(10)厂(9)R1D即实际冋流比:(11)式中，％、％—离开第1、2块板的气相摩尔流量，kmol/s；厶一塔内实际液流量,kmol/s；人/］、人-、①、【l—指对应％、%、厶、L下的恰值，kj/kmol；厂一冋

9、流液组成下的汽化潜热，kj/kmol；回流液在h与4平均温度下的平均比热容，kJ/(kmoFO。全回流操作：在精憾全冋流操作时，操作线在y—x图上为对角线，如图3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3全冋流时理论板数的确宦部分回流操作：部分回流操作时，如图4,图解法的主要步骤为：A、根据物系和操作压力在y—x图上作出相平衡曲线，并画出对角线作为辅助线；B、在x轴上定出x=xD、xF、xW三点，依次通过这