填料精馏实验指导

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1、基本型填料精f留塔实验指导书填料塔精馅过程实验・实验目的1.了解填料精憎塔及其附属设备的棊木结构，掌握精镭过程的棊木操作方法。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.掌握保持其他条件不变下调节冋流比的方法，研究回流比对精徭塔分离效率的影响。4.掌握用图解法求収理论板数的方法，并计算等板高度(HETP)o二.基本原理填料塔加连续接触式传质设备，填料精馆塔•板式精憎塔的不同Z处在于塔内气液相浓度前者呈连续变化，后者层逐级变化。等板高度(HETP)是衡量填料精憎塔分离效果的一个关键参数，等板高度越小，填料层的传质分离效來就越好。1.等板高度(HETP)HE

2、TP是指与一层理论塔板的传质作用相当的填料层高度。它的大小，不仅取决于填料的类型、材质与尺寸，而H受系统物性、操作条件及塔设备尺寸的影响。对于双组分体系，根据其物料关系X”,通过实验测得塔顶组成Xd、塔釜组成xw、进料组成"及进料热状况q、回流比R和填料层高度Z等有关参数，用图解法求得其理论板Nt后，即可用下式确定：HETP=Z/N『(9-1)1.图解法求理论塔板数图解法乂称麦卡勃一蒂列(McCabe—Thiele)法，简称M-T法，其原理与逐板讣算法完全相同，只是将逐板计算过程在y—x图上直观地表示出来。梢侧段的操作线方程为：v-RY+勺(9-2)>n+，R+1"R+1式中，儿+i

3、—梢係段第口+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数;暫一精憎段第n块塔板下流的液体组成，摩尔分数;兀°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。提锚段的操作线方程为:%L-W(9-3)ILL-W式小，儿+i一捉係段第m+1块塔板上升的蒸汽纽成，摩尔分数;x/n—提馆段第m块塔板下流的液体组成，摩尔分数;X”一塔底釜液的液体组成，摩尔分数;L—提懈段内下流的液体量，kmol/s；W—釜液流量，kmol/so加料线(q线)方程可表示为：qqjqj(9-4)其中，式中，Q—进料热状况参数;X—(9-5)G—进料液组成下的汽化潜热，kJ/kmol；心一进料液的泡点温度，°C；匚一

4、进料液温度，°C；%—进料液在平均温度(心-")/2下的比热容，kJ/(kmofC)；心一进料液组成，摩尔分数。回流比R的确定：R=—(9—6)D式中，L—回流液量，kmol/s；D—镉出液量，kmol/so式(9-6)只适用于泡点下回流时的情况，而实际操作时为了保证上升气流能完全冷凝，冷却水屋一般都比较大，回流液温度往往低于泡点温度，即冷液冋流。如图9—1所示，从全凝器出来的温度为0、流量为厶的液体冋流进入塔顶第一块板，由于冋流温度低于笫一块塔板上的液相温度，离开第•块塔板的一部分上升蒸汽将被冷凝成液体，这样，塔内的实际流量将大于塔外回流量。对第-•块板作物料、岭+厶=v2+l(9

5、-7)卩人

6、+厶匚=匕人2+厶人<9-8)对式(9—7)、式(9-8)整理、化简后，近似可得：c(tu-tR)厶=厶[1+—](9-9)r即实际回流比：R,=—(9-10)1DC(fIZ—Zr>)厶[1+_]=(9-11)D式中，叫、岭—离开笫1、2块板的气相摩尔流量，kmol/s；厶一塔内实际液流址，kmol/s；IV[>IV2'lL{>人―指对应X、岭、厶、厶下的焰值，kJ/kmol；广一回流液组成下的汽化潜热，kJ/kmol；J一回流液在仏与q平均温度下的平均比热容，kJ/(kmofOo(1)全回流操作在楷懈全回流操作时，操作线在y—x图上为对角线，如图9—1所示，根据塔顶、塔

7、釜的组成在操作线和V衡线间作梯级，即可得到理论塔板数。1.0xwXu1.0X图9—2全回流时理论板数的确定(1)部分回流操作部分回流操作时，如图9—2,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illx=xD>xf、xw三点，依次通过这三点作垂线分别交对角线于点a、f、b；C.在y轴上定出yc=xD/(R+l)的点c,连接a、c作出精憾段操作线；D.由进料热状况求出q线的斜率q/(q-1),过点f作出q线交精僻段操作线于点d；E连接点d、b作出提谓段操作线；F.从点a开始在平衡线和精饰段操作线Z间画阶梯，当梯级跨过点d

8、时，就改在平衡线和提饰段操作线Z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)，跨过点d的那块板就是加料板，具上的阶梯数为精係段的理论塔板数。1.0人w入卜l.JX图9-3部分冋流时理论板数的确定三.实验装置与流程本实验装置的主体设备是填料精镉塔，配套的有加料系统、回流系统、产品出料管路、残液出料管路、进料泵和一些测量、控制仪表。本实验料液为乙醇溶液，由进料泵打入塔内，釜内液体由电加热器加热汽化，经填料层内填料完成