实验六、板式塔精馏实验

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1、实验六、板式塔精馏实验一、实验目的：1．熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法；2．了解板式精馏塔的结构，观察塔板上汽液接触状况；3．测定全回流时的全塔效率及单板效率。4．测定部分回流时的全塔效率。5．测定全塔的浓度（或温度）分布。二、实验原理：在精馏过程中，由塔釜产生的蒸汽沿塔逐板上升与来自塔顶逐板下降的回流液在塔板上多次部分汽化部分冷凝，进行传热与传质，使混合液达到一定程度的分离。回流是精馏操作的必要条件，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主要参数，它的大小直接影响精馏操作

2、的分离效果和能耗。若塔在最小回流比下操作，要完成分离任务，则需要无穷多块塔板，在工业上是不可行的。若在全回流下操作，既无任何产品的采出，也无任何原料的加入，塔顶的冷凝液全部返回到塔中，这在生产中无任何意义。但是，由于此时所需理论板数最少，易于达到稳定，故常在科学研究及工业装置的开停车及排除故障时采用。通常回流比取最小回流比的1.2～2.0倍。1．塔板效率板式精馏塔中汽液两相在各塔板上相互接触而发生传质作用，由于接触时间短暂和不够充分，并且汽相上升也有一些雾沫夹带，因此其传质效率总不会达到理论板效果。通

3、常用塔板效率来表示塔板上传质的完善程度。塔板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数。影响塔板效率的因素很多，大致归纳为：流体的物理性质（如粘度、密度、相对挥发度和表面张力等）塔板结构以及操作条件等，由于影响塔板效率的因素相当复杂，目前仍以实验的方法测定。（1）总板效率（或全塔的效率）：反映全塔中各层塔板的平均分离效果，常用于板式塔的设计。（2-44）式中：ET——总板效率NT——理论板数NP——实际板数（2）单板效率，反映单独的一块板上传质的效果，是评价塔板式性能优劣的重要数据，常有于塔板的研究。（2

4、-45）式中：——以液相浓度表示的单板效率；xn，xn-1——第n块板和第n-1块板液相浓度；——与离开第n块板的气体相平衡的液相浓度。２．理论塔板数NT在全回流操作时，操作线与x～y图中的45°对角线相重合，完成一定分离程度所需的塔板数据最少，只需测得塔顶产品组成xD及塔釜产品组成xW，就可以用图解法求出理论塔板数NT。在某一回流比下的理论板数的测定可用逐板计算法或图解法。一般常用图解法，具体步骤如下：（1）在直角坐标上绘出待分离混合液的x～y平衡曲线。（2）根据确定的回流比和塔顶产品浓度作精馏段操

5、作线，精馏段操作线方程：　　　　　　　　　（2-46）式中：Yn+1——精馏段内第n+1块塔板上气相的组成（摩尔分数）。　　　Xn——精馏段内第n块塔板下降的液相的组成（摩尔分数）。　　　XD——塔顶馏出液的组成（摩尔分数）R——回流比　　　　　（2-47）式中：L——精馏段内液相回流量，kmol/h；D——塔顶馏出液量，kmol/h；（3）根据进料热状态参数作q线，　　q线方程：　　　　　　　　（2-48）式中：——进料液组成（摩尔分数）；　　　q——进料热状态参数。　（2-49）式中：Cp——定性

6、温度下进料液的平均比热，（KJ/kmol·℃）Tf——进料温度，℃；TS——进料泡点，℃；rc——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。三、实验装置及流程1．实验装置示意图及流程（1）间歇精馏塔示意图及流程图2—53板式塔精馏实验——间歇精馏塔示意图及流程1—釜液取样口；2—液面计；3—加热器；4—塔釜；5—塔釜测温接管；6—加料口；7—玻璃塔节；8—溢流挡板；9—降液管；10—塔板

7、；11—不锈钢塔节；12—塔顶取样口；13—温度计插孔；14—冷凝器；15—放口接管；16—塔顶测温接管；17—冷却水出口；18—冷却水进口；19—测釜压接管；20—仪表柜；间歇精馏塔是由不锈钢制的小型筛板塔和仪表柜两部分组成，塔釜为卧式，直径D为220mm，长L为300mm，装有液面测温管、测压管、加料管及釜液取样阀，塔内装有塔径为50mm的7块筛板，板间距为100mm，加热器为管式电加热器，最大功率为1KW，塔顶装有蛇管冷凝器，蛇管为Ø10×1紫铜管，长为3.25米，以水作冷却剂，用转子流量计测水

8、的流量，冷却水走管内，气化的蒸汽在管外冷凝。塔顶、塔釜温度分别由铂电阻温度计测量，温度指示仪显示，塔釜压力用压力仪表显示。（2）连续精馏塔示意图及流程图2—54板式塔精馏实验——连续精馏塔示意图及流程1—塔顶冷凝器；2—回流比分配器；3—塔身；4—转子流量计；5—视盅；6—塔釜；7—塔釜加热器；8—控温加热器；9—支座；10—冷却器；11—原料液罐；12—缓冲罐；13—进料泵；14—塔顶放气阀；1）精馏塔精馏塔为筛板塔，全塔共10块塔板，塔身的结构尺寸为