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化工原理精馏塔操作实验报告 化工原理实验报告五精馏操作 实验五、筛板精馏塔精馏操作实验 一、实验目的 1 了解精馏塔的构造 熟悉精馏工艺流程 2 掌握精镏塔操作方法 3 测定部分回流状况下的全塔效率 二、实验原理 1 全回流状况下单板效率 对第n板而言，按气相组成变化表示的单板效率为 EMV? yn?yn?1yn?yn?1 * （a） 式中 yn?1—— 由第n+1块板上升至第n块板的气相组成 yn—— 由第n块板上升至第n-1块板的气相组成 yn——与离开第n块板的液相xn成平衡的气相组成 * 全回流时R=∞ ，操作线与对角线重合。因此有：yn?1?xn yn?xn?1 （a）式可写成 EMV? xn?1?xnyn?xn * （b） 这时，欲测定第n块塔板的单板效率，只要测取该板（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，再代入（b）式即可求出该板的单板效率。 2 全塔效率ET 全塔板效率又称总板效率。可表示为 ET?式中：ET——全塔效率 NT——理论板数（不包括蒸馏釜） NTN * N——实际板数（不包括蒸馏釜） 1 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，残液组成xW，回流比R，进料温度tF可求得理论板数NT。 三、实验装置流程 1. 流程图 图1, 精馏实验装置流程图 2. 主要技术数据 塔内径：?80mm 实际塔板数；15块（不包括蒸馏釜 ） 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）0.4㎡ 其中5#，6#，7#，8#塔为自动数据采集和控制 3#，4#采用蒸汽加热 四 实验步骤 1. 检查整套装置管路系统及控制系统是否正常 2. 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 3. 启动电源（或蒸汽）加热，打开冷却水（适当）。全回流至塔顶塔底温度基本不变。 2 全塔稳定后取样（测单板效率） 4. 打开进料泵进料量逐步升至5～10L/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） 5. 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 1. 注意蒸馏釜液位处在正常位置 2. 调节加热电压不宜忽大忽小 五 实验报告 1. 根据所测样品数据计算全回流下单板效率 2. 图解法计算理论板数及全塔效率 数据处理： 表1. 实验测定结果 塔顶浓度XD 进料浓度XF 进料温度℃ 塔底浓度XW 回流比 0.722 0.108 43.6 0.071 2 查进料状态下泡点温度：tF=87℃ 查数据： rH2O?2258KJ/Kgr M H2O ?18 C2H5OH?846KJ/Kg M C2H5OH?46 平均温度t?43.6?87 2 ?65.3℃下， CPH2O ?4.19KJ/Kg℃ CPc H5OH ?3.2kJ/kg℃ 计算平均汽化潜热和比热： rm?2258*(1?0.108)*18?846*2%*46?37032.77KJ/Kg CP?4.178*(1?0.108)*18?3.2*0.108*46?82.97KJ/Kg 所以：q? rm?CP?t r? 37032.77?82.97*(87?43.6) .09 为冷液体进料。 m 37032.77?1q线方程中斜率为 q? 1.09q?1 1.09?1 ?12 XD=0.722 XF=0.108 进料线：q/(q-1)=12 3 XW=0.071 精馏线截矩：XD/(R+1)=0.24 作出精馏段和提馏段。而后从XD开始做梯级 NT=4 （不包括再沸器） 实际板数 N=15（不包括再沸器） 所以， 全塔效率 η=NT/N*100%= 4 /15*100%= 26.7 % 1.0 0.8 1 2 3 0.6 4 Y 0.40.20.0 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 X 图2. 图解法区确定理论板数示意图 六 思考题 1. 怎样判定全塔操作已达稳定？ 塔顶、塔底温度不再变化时，可以确定全塔基本稳定。 2. 精馏塔一般的操作中，若塔顶产品不达要求，应怎样调整操作？ 增加塔釜加热量，增大回流比，或加入浓度较高的料液来达到预期的浓度。 3. 本装置可否在部分回流时，测取单板效率？ 可