精馏实验报告范文

精馏实验报告范文精馏实验报告范文 学院 化学工程学院 姓名 学 号 专业 化学工程与工艺 班 级 同组人员 课程名称 化工原理实验 实验名称 精馏实验实验日期 北 京 化 工 大 学 实验五 精馏实验 摘要 本实验通过测定稳定工作状态下塔顶 塔釜及任意两块 塔板的液相折光度 得到该处液相浓度 根据数据绘出 x y 图并用 图解法求出理论塔板数 从而得到全回流时的全塔效率及单板效率 通过实验 了解精馏塔工作原理 关键词 精馏 图解法 理论板 数 全塔效率 单板效率 一 目的及任务 熟悉精馏的工艺流程 掌握精馏实验的操作方法 了解板式塔的结构 观察塔板上汽 液接触状况 测定全回流时的全塔效率及单塔效率 测定部分回流时的全塔效率 测定全塔的浓度 或温度 分布 测定塔釜再沸器的沸腾给热系数 二 基本原理 在板式精馏塔中 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 在塔板上实现多次接触 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 则需要无穷多塔板的精馏塔 当然 这不符合工 业实际 所以最小回流比只是一个操作限度 若操作处于全回流时 既无任何产品采出 也无原料加入 塔顶的冷凝液全部返回塔中 这在生产中午实际意义 但是由于此时所需理论板数最少 又易于 达到稳定 故常在工业装置的开停车 排除故障及科学研究时采用 实际回流比常取最小回流比的 1 2 2 0 倍 在精馏操作中 若 回流系统出现故障 操作情况会急剧恶化 分离效果也将变坏 板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数 有以下两种定 义方法 1 总板效率 E E N Ne 式中 E 总板效率 N 理论板数 不包括塔釜 Ne 实际板数 2 单板效率 Eml Eml xn 1 xn xn 1 xn 式中 Eml 以液相浓度表示的单板效率 xn xn 1 第 n 块板和第 n 1 块板的液相浓度 xn 与第 n 块板气相浓度相平衡的液相浓度 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 效率的重要因数 当物系与板型确定后 可通过改变气液负荷达到 最高板效率 对于不同的板型 可以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 若改变塔釜再沸器中加热器的电压 塔内上升蒸汽量将会改变 同时 塔釜再沸器电加热器表面的温度将发生变化 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 Q A tm 式中 Q 加热量 kw 沸腾给热系数 kw m2 K A 传热面积 m2 tm 加热器表面与主体温度之差 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 Q aA ts tw 由于塔釜再沸器为直接电加热 则加热量 Q 为 Q U2 R 式中 U 电加热的加热电压 V R 电加热器的电阻 三 装置和流程 本实验的流程如图 1 所示 主要有精馏塔 回流分配装置及测 控系 统组成 1 精馏塔 精馏塔为筛板塔 全塔共八块塔板 塔身的结构尺寸为 塔径 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 为了便于观察踏板上的汽 液 接触情况 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 108mm 4mm 400mm 塔釜装有液位计 电加 热器 1 5kw 控温电热器 200w 温度计接口 测压口和取样 口 分别用于观测釜内液面高度 加热料液 控制电加热装置 测 量塔釜温度 测量塔顶与塔釜的压差和塔釜液取样 由于本实验所 取试样为塔釜液相物料 故塔釜内可视为一块理论板 塔顶冷凝器 为一蛇管式换热器 换热面积为 0 06m2 管外走冷却液 图 1 精馏装置和流程示意图 1 塔顶冷凝器 2 塔身 3 视盅 4 塔釜 5 控温棒 6 支座 7 加热棒 8 塔釜液冷却器 9 转子流量计 10 回流分配器 11 原料液罐 12 原料泵 13 缓冲罐 14 加料口 15 液位 计 2 回流分配装置 回流分配装置由回流分配器与控制器组成 控制器由控制仪表 和电磁线圈构成 回流分配器由玻璃制成 它由一个入口管 两个 出口管及引流棒组成 两个出口管分别用于回流和采出 引流棒为 一根 4mm 的玻璃棒 内部装有铁芯 塔顶冷凝器中的冷凝液顺着 引流棒流下 在控制器的控制下实现塔顶冷凝器的回流或采出操作 即当控制器电路接通后 电磁圈将引流棒吸起 操作处于采出状态 当控制器电路断开时 电磁线圈不工作 引流棒自然下垂 操作处 于回流状态 此回流分配器可通过控制器实现手动控制 也可通过 计算机实现自动控制 3 测控系统 在本实验中 利用人工智能仪表分别测定塔顶温度 塔釜温度 塔身伴热温度 塔釜加热温度 全塔压降 加热电压 进料温度及 回流比等参数 该系统的引入 不仅使实验跟更为简便 快捷 又 可实现计算机在线数据采集与控制 4 物料浓度分析 本实验所用的体系为乙醇 正丙醇 由于这两种物质的折射率存 在差异 且其混合物的质量分数与折射率有良好的线性关系 故可 通过阿贝折光仪分析料液的折射率 从而得到浓度 这种测定方法 的特点是方便快捷 操作简单 但精度稍低 若要实现高精度的测 量 可利用气相色谱进行浓度分析 混合料液的折射率与质量分数 以乙醇计 的关系如下 58 9149 42 5532nD 式中 料液的质量分数 nD 料液的折射率 以上数据为由实验测得 四 操作要点 对照流程图 先熟悉精馏过程中的流程 并搞清仪表上的按 钮与各仪表相对应的设备与测控点 全回流操作时