化工原理实验报告-连续进料精馏

20090506化工原理实验报告朱庆书筛板精馏塔塔板效率的测定一、实验目的了解精馏塔的构造，熟悉精馏工艺流程；熟悉精馏塔操作方法；测定在全回流状况下的单板效率及部分回流状况下的全塔效率；二、实验原理1．全回流状况下的单板效率对第n板而言，按其相组成变化表示的单板效率(Murphreeefficiency)为（1）全回流时R=，操作线与对角线重合。因此有：yn+1=xn于是式（1）可写成（2）这是，欲测定第n块塔板的单板效率，只需测取该板（n板）及其上一板（n-1板）的液相组成xn和xn-1值。由xn值根据平衡曲线找出yn*，在代入（2）式即可求出该板的单板效率。2．全塔效率ET全塔效率又称总板效率。可表示为式中：：理论板数（不包括再沸器），通过作图法得到：实际板数（不包括再沸器），共有15块对于二元物系已知气液平衡数据，可根据馏出液组成xD，料液组成xF，釜残液组成xW，回流比R，进料温度tF可求出理论板数。三、实验装置实验装置为电加热筛板塔，主要技术参数如下所示塔内径：80mm实际塔板数：15块（不包括再沸器）板间距：100mm加料板位置：孔径：2mm开孔率：6%再沸器加热功率：3kW塔顶冷凝器面积（双程列管式）0.4m2塔内物系：乙醇和水的混合物四、实验步骤检查整套装置管路系统及控制系统是否正常；向蒸馏釜中加入料液，维持液面在2/3处。料液组成在15%（体积分率）左右；启动电源（或蒸汽）加热，打开冷却水（适当）。调节加热电压至100V左右，使塔操作正常，全回流至塔顶、塔底温度基本不变，全塔稳定后取样（测单板效率）。测定xn和xn-1值。取样及分析方法：用锥形瓶分别接取一定量的塔顶回流液、塔釜残液，冷却到40℃以下。将冷却液倒入量筒中，用酒精计测取其比重，读数为体积分率，同时测量溶液温度。查表，将体积分率换算成20℃时的体积分率。查酒精在20℃时的体积分率与摩尔分率的关系曲线，得出酒精的摩尔分率。打开进料泵将进料量逐步升到510L/R，调节回流比至设定值（R=2左右），调节塔底热负荷。保持塔操作正常，开塔底出料。保持蒸馏釜液位恒定，全塔稳定操作一定时间后取样（全塔效率）。测定xD，xF，xW，R，tF值。停车，关进料泵及阀门，全回流，关电源。关闭有关阀门，切断总电源。注意事项：注意蒸馏釜液位处在正常位置；调节加热电压不宜忽大忽小。五、实验数据实验在全回流条件下测定的数据及处理结果如下表所示塔顶温度：77.5℃塔底温度：91.3℃加热电压：101..2V冷却水流量：95L/h溶液温度℃酒精计读数转化为20℃时体积百分数摩尔分率单板效率%xnxn-1yn*实验在部分回流条件下测定的数据及处理结果如下表所示回流比R=进料温度tF塔顶温度：77.5℃塔底温度：91.8℃加热电压：102.4V冷却水流量：78L/h溶液温度℃酒精计读数转化为20℃时摩尔分率理论板数全塔效率塔顶乙醇体积分率塔底乙醇体积分率料液乙醇体积分率xF六、数据处理与讨论附图1.图解法求1号实验装置理论板层数计算全塔效率E=11/15=73.3%讨论：2号实验装置与1号实验装置的全塔效率相差很大，从操作条件看，只有冷却水流量不同，其它基本相同。推测冷却水量太大会将塔顶冷凝液冷却至较低温度，回到塔内后会消耗大量向上的蒸汽，从而降低塔效率。建议：增设回流液温度测量仪表，通过控制冷凝水流量来将该温度限制在泡点附近。七、思考题怎样判定全塔操作已达稳定？塔顶、塔底温度不再随时间改变，基本就可以判定全塔操作已达稳定。精馏塔操作中，若塔顶产品不达要求，