精馏实验完整版.docVIP

实验题目： 实验时间： 同组人： 摘要： 精馏是化工生产中常见的用于分离液体混合物的单元操作之一。回流比是精馏塔操作的重参数之一，其大小影响着精馏操作的分离效果和能耗。全回流操作常用在工业装置的开停车、排除故障及科学研究时采用。本实验则是通过对板式精馏塔进行全回流操作，测取塔稳定后的相应数据及操作参数，从而获得全塔效率及单板效率。 目的及任务： 1．熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法。 2．了解板式塔的结构，观察塔板上气-液接触状况。 3．测定全回流时的全塔效率及单板效率。 4．测定部分回流时的全塔效率。 5．测定全塔的浓度（或温度）分布。 6. 测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。 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渐下降的回流液，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。 回流是精馏塔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。回流比是精馏塔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，这在生产中无实验意义。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，分离效果也会变差。 板效率是体现塔板性能和操作状况的主要参数，有以下两种定义方法： 总板效率 式中 ——总板系数； ——理论板数（不包括塔釜）； ——实际板数。 单板效率 式中，——以液相浓度表示的单板效率； 、——第n块板和第（n-1）块板的液相浓度； ——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。单板效率是评估塔板性能优劣的重要数据。物系性质、板型及操作负荷时影响单板效率的重要因素。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。总板效率反应全塔的平均分离效率，常用于板式塔设计中。 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 式中，——加热量，； ——沸腾给热系数，； ——传热面积，； ——加热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t 由于塔釜再沸器为直接电加热，则其加热量Q为： 式中，——电加热器的加热电压，V； ——电加热器的电阻，Ω。 装置与流程： 本实验的流程如下图所示，主要由精馏塔、回流分配装置及测控系统组成。 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 精馏装置和流程示意 1-塔顶冷凝器；2-回流比分配器；3-塔身；4-转子流量器；5-视盅； 6-塔釜；7-塔釜加热器；8-控温加热器；9-支座；10-冷却器； 11-原料液罐；12-缓冲罐；13-进料泵；14-塔顶放气阀 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?57×3.5mm，塔板间距80mm；溢流管截面积78.5mm2，溢流堰高12mm，低隙高度6mm 蒸馏釜尺寸为?108×4×400mm。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换热器换热面积0.06m2，管外走蒸汽， 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，它由一个入管口、两个出管口及引流棒组成。两个出口管分别用于回流采出。引流棒为一根?4mm的玻璃棒，内部装有铁芯，塔顶冷却器中的冷却液顺着引流棒流下，在控制器的控制下实现塔顶冷却器的回流或采出操作，即当控制器电路接通后，电磁线圈将引流棒吸取，操作处于猜出状态；当控制器短路时，电磁线圈不工作，引流棒自然下垂，操作处于回流状态。此回流分配器既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