筛板塔精馏 徐铖晋.doc

实验报告 课程名称：过程工程原理实验（乙） 指导老师： 杨国成 成绩：__________________ 实验名称：筛板塔精馏操作及效率测定 实验类型：工程实验 同组学生姓名：_刘原、高雅、韩超 一 实验目的： 1.了解板式塔的结构和流程，并掌握其操作方法。 2.测定筛板他在全回流和部分回流时的全塔效率及全回流时的单板效率 3.改变操作条件（回流比、加热功率等），观察塔内温度变化，从而了解回流的作用和操作条件对精馏分离效果的影响。 二 装置与流程： 精馏塔装置由塔釜、塔体、全凝器、加热系统、回流系统、贮槽（原料、产品、釜液）以及测量、控制仪表等组成。其装置流程如图1所示。 1-原料贮槽 2-冷凝冷却器 3-集液器 4、5、6、11、12、14-测温点 7-筛板精馏塔 8、9、10、13、20-玻璃转子流量计 15-压力表 16-塔釜 17-加热器 18-产品槽 19-调压器 21-残液槽 22-输液泵 23-液位计 A、B、C、D、E-采样点 图1 筛板塔精馏操作及效率测定实验装置流程示意图 筛板精馏塔内径Φ68mm，共7块塔板，其中精馏段5块，提馏段2块；精馏段板间距为150mm，提馏段板间距为180mm；筛孔孔径为Φ1.5mm，正三角排列，孔间距4.5mm，开孔数为104个。本装置采用光电加热方式，塔釜内装有3支额定功率为3kW的螺旋管加热器。 在由塔顶往下数的第4和第5块板上的进口堰处设有液相取样口（图中D、E处），可测取第3、第4块板上下降的液相样品，另外在装置上分别设有料液、产品和釜液的取样口（图中A、B、C处）。 三 基本原理 在板式精馏塔中偏离平衡的汽液两相在塔板上进行传质、传热，当离开该板的汽、液两相组成平衡、温度相同时，则此塔板成为理论板。然而在实际操作中，由于塔板上的汽、液两相接触时间有限及相间返混等因素影响，使之汽、液两相尚未达到平衡即离开塔板。即一块实际塔板的分离效果达不到一块理论板的作用，因此精馏塔所需的实际板数比理论板数多。 （一）全回流操作时的全塔效率ET和单板效率EmV(4)的测定 1.全塔效率（总板效率）ET （1） 式中：NT — 为完成一定分离任务所需的理论板数，包括蒸馏釜； NP — 为完成一定分离任务所需的实际板数，本装置NP=7块。 在全回流操作时，操作线在x—y图上为对角线。根据实验中各所测定的塔顶组成xD、塔底组成xW（均为摩尔百分数）在操作线和平衡线间作梯级，即可得到理论板数NT。 2.单板效率EmV(4) 气相单板效率 （2） 在全回流操作条件下yn=xn-1，yn+1=xn。 所以 （3） 式中：yn、yn+1n、n+1块塔板的蒸汽组成，摩尔百分数； xn、xn-1n、n-1块塔板的液体组成，摩尔百分数； yn* — 与xn成平衡的汽相组成，摩尔百分数。 故 （4） 在实验中可测得x3和x4，根据汽液平衡关系即可得到y4*，由式（4）即可求得EmV(4)。 （二）部分回流时全塔效率ET’的测定 1.精馏段操作线方程为： （5） 式中： R — 回流比； xD — 塔顶产品的组成，摩尔百分数。 实验中回流量由回流转子流量计测量，但由于实验操作中一般作冷液回流，故实际回流量L需进行校正。 （6） 式中： L0 — 回流转子流量计上的读数值，ml/min； L — 实际回流量，ml/min； tD — 塔顶液相温度，℃； tR — 回流液温度，℃； CpD — 塔顶回流液在平均温度下的比热，kJ/kg·K； rD — 塔顶回流液组成下的汽化潜热，kJ/kg。 产品量D可由产品转子流量计测量。由于产品量D与回流量L的组成和温度相同，故回流比R可直接用两者的比值来得到。 （7） 式中： D — 产品转子流量计上的读数值，ml/min。 实验中根据塔顶取样可得到xD，并测量回流和产品转子流量计读数L0和D以及回流温度tR和塔顶液相温度tD，再查附表可得CpD、rD，由式（6）、（7）可求得回流比R，代入式（5）即可得到精馏段操作线方程。 2.进料q线方程为 （8） 式中： q — 进料的液相分率； xF — 进料液的组成，摩尔百分数。 （9） 式中： ts — 进料液的泡点温度，℃； tF — 进料液的温度，℃； CpF — 进