北京化工大学精馏实验报告

北京化工大学化工原理实验告实验名称：精馏实验班级：姓名：学号：同组成员：实验日期：精品资料2015.5.13精馏实验一、实验目的1、熟悉填料塔的构造与操作；2、熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法；3、了解板式精馏塔的结构，观察塔板上汽液接触状况；4、掌握液相体积总传质系数k xa 的测定方法并分析影响因素5、测定全回流时的全塔效率及单板效率；6、测量部分回流时的全塔效率和单板效率二、实验原理在板式精馏塔中，混合液的蒸汽逐板上升，回流液逐板下降，气液两相在塔板上接触，实现传质、 传热过程而达到分离的目的。如果在每层塔板上，上升的蒸汽与下降的液体处于 平衡状态， 则该塔板称之为理论塔板。然而在实际操做过程中由于接触时间有限，气液两相不可能达到平衡，即实际塔板的分离效果达不到一块理论塔板的作用。因此， 完成一定的分离任务，精馏塔所需的实际塔板数总是比理论塔板数多。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， 则需要有无穷多块板的精馏塔。这在工业上是不可行的，所以最小回流比只是一个操作限度。 若在全回流下操作，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，这在生产中无实验意义。实际回流比常取最小回流比的1.22.0倍。本实验处于全回流情况下，既无任何产品采出，又无原料加入，此时所需理论板最少，又易于达到稳定， 可以很好的分析精馏塔的性能。影响塔板效率的因素很多，大致可归结为：精品资料流体的物理性质（如粘度、密度、相对挥发度和表面张力等）、塔板结构以及塔的操作条件等。由于影响塔板效率的因素相当复杂，目前塔板效率仍以实验测定给出。板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数，有两种定义方法。（1） ）总板效率 eenne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emlexn 1xnmlxx *式中：emln 1n以液相浓度表示的单板效率；xn ， xn1 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参数。当物系与板型确定后，可通过改变气液负荷达到最高的板效率；对于不同的板型，可以在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。实验所选用的体系是乙醇正丙醇，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，通过使用阿贝折光仪来分析料液的折射率，从而得到浓度。若改变塔釜再沸器中电加热器的电压，塔内上升蒸汽量将会改变，同时， 塔釜再沸器电热器表面得温度将发生改变，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qatm式中q加热量，kw；沸腾给热系数，kw/ （ m 2 k）a传热面积，m2tm 加热器表面与温度主体温度之差，。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qa tstw由于塔釜再沸器为直接电加热，则其加热量q 为qu 2r式中： u 电加热器的加热电压，v； r 电加热器的电阻，（3） ）根据进料热状态参数作q 线 ，q 线方程：yqxxfq1q1式中： x f 进料液组成（摩尔分数）；q 进料热状态参数。每千摩尔进料变成饱和蒸汽所需的热量cpq=进料的千摩尔汽化潜热tstfrc rc式中：cp 定性温度下进料液的平均比热，（kj ?kmol -1? -1）t f 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、实验流程1、实验装置本实验的流程如图所示，主要由精馏塔、回流分配装置及测控系统组成。20精馏实验带控制点工艺流程ti1901ri 07ti 08pi02108冷却水9217111852hic 031213ti 0422174114tic 05ui 061663151、配料罐2 、配料罐放空阀3 、循环泵4、进料罐5、进料罐放空阀6、进料泵7 、进料旁路阀8 、进料流量计9、快速进料阀10 、进料口位置阀11 、玻璃塔节12、塔釜加热器13 、塔釜液位计14 、塔釜出料阀15 、塔釜冷却器16 、出料泵17 、快速出料阀18 、型液位控制管19、回流比分配器20 、塔顶冷凝器21 、塔顶放空阀22、冷却水流量计2、设备参数（1） ）精馏塔精馏塔为筛板塔，全塔共8 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78.5mm 2，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 。为了便于观察塔板上的汽 液接触情况，塔身设有一节玻璃视盅，在第16 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 ）、控温电加热器（ 200w ）、温度计接口、测压口和取样口，分别用于观察釜内液面高度，加热料液，控制电加热量，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0.06m 2 ，管外走蒸汽，管内走冷却水。（2） ）回流分配装置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