精馏实训实验指导书文档.doc

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1、七、精馏实训装置操作规程1.工业背景：精馏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。精馏是同时进行传热和传质的过程，为实现精馏过程，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-乙醇作为精馏物系，进行连续精馏实训。2.流程简介2.1常压精馏流程：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，由精馏塔中部进入精馏塔，进行分离，气相由塔顶馏出，经冷凝器冷却后，进入塔顶冷凝液槽，再进入常压回流罐，经回流泵，部分回流至精

2、馏塔顶，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、塔底采出产品。2.2真空精馏流程：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，由精馏塔中部进入精馏塔，进行分离，气相由塔顶馏出，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，回流至精馏塔顶，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、塔底采出产品。3.功能3.1能进行泵、电加热设备、容器、塔器等设备操作

3、的训练。3.2能分别进行单塔连续常压精馏和连续真空精馏，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，反映工业精馏布局特点。3.6能进行气相色谱操作实训。4.基本原理4.1全塔效率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，－完成一定分离任务所需的理论塔板数，包括再沸器（精馏釜）。－完成一定分离任务所需的实际塔板数，本装置＝10。全塔效率

4、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，可由已知的双组分物系平衡关系，以及实验中测得的塔顶、塔釜出液的组成，回流比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图解法又称麦卡勃－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。精馏段的操作线方程为：（2）式中，－精馏段第n+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数；－精馏段第n块塔板下流的液体组成，摩尔分数；

5、－塔顶溜出液的液体组成，摩尔分数；－泡点回流下的回流比。提馏段的操作线方程为：（3）式中，－提馏段第m+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数；－提馏段第m块塔板下流的液体组成，摩尔分数；－塔底釜液的液体组成，摩尔分数；－提馏段内下流的液体量，kmol/s；－釜液流量，kmol/s。加料线（q线）方程可表示为：（4）其中，（5）式中，－进料热状况参数；－进料液组成下的汽化潜热，kJ/kmol；－进料液的泡点温度，℃；－进料液温度，℃；－进料液在平均温度/2下的比热容，kJ/（kmol℃）；－进料液组成，摩尔分数。回流比R的确定

6、：（6）式中，－回流液量，kmol/s；－馏出液量，kmol/s。式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，冷却水量一般都比较大，回流液温度往往低于泡点温度，即冷液回流。如图2所示，从全凝器出来的温度为、流量为的液体回流进入塔顶第一块板，由于回流温度低于第一块塔板上的液相温度，离开第一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。图2塔顶回流示意图对第一块板作物料、热量衡算：（7）（8）对式7、式8整理、化简后，近似可得：（9）即实际回流比：（10）R1（11）

7、式中，、－离开第1、2块板的气相摩尔流量，kmol/s；－塔内实际液流量，kmol/s；、、、－指对应、、、下的焓值，kJ/kmol；－回流液组成下的汽化潜热，kJ/kmol；－回流液在与平均温度下的平均比热容，kJ/（kmol℃）。全回流操作：在精馏全回流操作时，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全回流时理论板数的确定部分回流操作：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

8、线；B、在x轴上定出x＝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+1)的点c，连接a、c作出精馏段操作线；D、由进料热状况求出q线的斜率q/（q-1），过点f作出q线交精馏段操作线于点d；E、连接点d、b作出提馏段操作线；F、从点a开始在平衡线和精馏段操作