内蒙科大化工原理实验课件02精馏实验

1、筛板精馏塔的操作与 总板效率的测定 化工原理实验室精馏应用 在化工、轻工、石油等生产过程中所处理的原料、中间产物或粗制产物大都是含有几个组分的均相混和物。 精馏是分离液体混合物的重要单元操作之一，广泛应用于化工、石油等工业部门。通常，精馏装置有填料塔和板式塔两种，它是通过加热造成气液两相物系，利用物系中各组分挥发度不同的特性以实现分离的目的。例如：苯与甲苯的混合体系、乙醇与水的混合体系等。我们今天要做的实验是乙醇与丙醇的混合体系。 精馏的分离程度除与精馏塔的板数或填料层高度以及设备的结构形式有关外，还与物料的性质、操作条件、气液流动情况有关。 为了确定精馏塔的性能，了解其操作情况，必须进行精馏

2、过程的实验研究工作。 一、实验目的 1熟悉板式塔的基本构造、连续精馏装置的基本 流程、观察精馏塔工作时塔板上的水力状况。 2学会识别精馏塔内出现的几种操作状态，并分析这些操作状态对塔板性能的影响。 3学习精馏塔性能参数的测量方法，并掌握其影响因素。 4. 掌握精馏过程的操作及调节方法。二、实验内容测定精馏塔在全回流连续精馏时，稳定操作后的全塔理论塔板数、总板效率。测定精馏塔在部分回流条件下连续精馏时，稳定操作后的全塔理论塔板数、总板效率。 二、实验原理 在板式精馏塔中，通过加热，从塔釜形成的上升蒸气流和从塔顶冷凝的下降液体流（回流），在塔板液层上进行气液两相的热交换和质交换，依据组分的挥发度不

3、同，轻组分随蒸气流向上，重组分随液体流向下，从而完成液体混合物的分离目的。 二、实验基本原理如果离开某一块塔板的气相和液相的组成达到平衡，则该板称为一块理论板或一个理论级。在实际操作的分离效果常常达不到一块理论板或一个理论级的作用。如何评价塔设备性能 评价塔设备性能的主要指标为：生产能力；塔板效率；操作弹性；塔板压强降。这些指标和塔板结构及塔内气、液两相流体的流动状况密切相关。塔板效率1、全塔效率2、单板效率3、点效率全塔效率E的确定 精馏塔的全塔效率E，是指达到指定分离效果所需理论塔板数NT与实际塔板数NP的比值（理论塔板数皆不包括蒸馏釜）。二、实验基本原理对于二元物系，若已知气液平衡数据，

4、则根据xD、xF，xW及操作回流比R和进料热状态参数q，就可用图解法或计算机模拟计算求出理论板数或填料层的理论级数。1、逐板计算法 ：塔顶蒸气在冷凝器中全部冷凝（塔顶采用全凝器） ：泡点回流 方法：通常从塔顶开始，计算过程中依次使用相平衡方程和操作线方程，逐板进行计算，直至满足分离要求为止。 相平衡方程： 操作线方程： 2022/9/10第n 层即为进料板。152022/9/10 步骤： 精馏段 塔顶采用全凝器： 进料板：第 层 精馏段理论板层数： （进料板算在提馏段）由 y1 =xD(a)x1y2 x2 y3 xn xF （或 xq）(b)(a)(a)(a)(b)2022/9/10由 =xn

5、 xW总理论板层数 NT ：nm-2 （不包括再沸器）(a)(a)(a)(c)(c)(c)提馏段理论板层数：m-1（不包括再沸器，再沸器相当于一块理论板）（2）提馏段2. 图解法：2、作精馏段操作线4、作提馏段操作线 5、从塔顶a点开始, 在平衡线与精馏段操作线之间画梯级，当阶梯跨过两操作线的交点d时，改用提馏段操作线，直至跨过c点为止，每个阶梯即代表一块理论塔板。跨过d点的阶梯为进料板，最后一个阶梯为再沸器。1、作平衡曲线和对角线3、作q线18操作线的作法xDabxWcxFe截距斜率fd19xDabxWcxFefd12345NT=4（不包括再沸器）；NT=5（包括再沸器）；NF=3三、实验装

6、置本实验有四套精馏装置，均包括以下设备：精馏塔、冷凝器、再沸器、原料罐、进料泵和釜液冷却器等。水水精馏塔是由10块筛板，塔板由不锈钢板制成，塔身用内径为50mm的不锈钢管制成，每段为10cm，塔身的第二段和第九段是用耐热玻璃制成的，以便于观察塔内的操作状况板。 如何保持精馏塔操作稳定 精馏塔的操作能否正常进行，与塔内气、液两相的流体力学状况有关。 板式塔的流体力学性能包括：塔板压降、液泛、雾沫夹带、漏液及液面落差等。四、实验要求学生根据各套精馏装置所具备的条件及功能确定实验流程；确定数据采集点，获取必须的实验数据；拟定实验步骤及操作方法，保证实验数据的可靠性和准确，经实验老师同意后开始实验；四

7、、实验要求按拟定的实验步骤实验，获得数据后经老师同意，停止实验；整理实验数据，写实验报告。五、数据记录实验装置：实际塔板数：10 物系：乙醇-正丙醇 折光仪分析温度：30 全回流：R = 部分回流：R =4 进料量：3 L/h进料温度： 泡点温度： 塔顶组成塔釜组成塔顶组成塔釜组成进料组成折光指数 质量分率 摩尔分率 理论板数总板效率精馏实验数据表实验结束后，需查的数据 用原料液组成xF，查t-x-y图，得到泡点温度，即t泡。 六、实验报告 1采用图解法分别求出全回流和部分回流时的理论塔板数及相应的全塔效率。 2满足产品质量要求的前提下，求出一定回流比下，塔顶产品采出率、塔底残液采出率、塔顶易挥发组分的回收率和塔底难挥发组分的回收率。七、思考题 1何谓理论