筛板精馏塔实验导书.doc

筛板精馏塔 实验指导书 筛板精馏塔实验 实验目的 了解筛板精馏塔及其附属设备的基本结构，掌握精馏过程的基本操作方法。 学会判断系统达到稳定的方法，掌握测定塔顶、塔釜溶液浓度的实验方法。 学习测定精馏塔全塔效率的实验方法，研究回流比对精馏塔分离效率的影响。 二．基本原理 1．全塔效率 全塔效率又称总板效率，是指达到指定分离效果所需理论板数与实际板数的比值，即 （8－1） 式中，－完成一定分离任务所需的理论塔板数，包括蒸馏釜； －完成一定分离任务所需的实际塔板数，本装置＝10。 全塔效率简单地反映了整个塔内塔板的平均效率，说明了塔板结构、物性系数、操作状况对塔分离能力的影响。对于塔内所需理论塔板数，可由已知的双组分物系平衡关系，以及实验中测得的塔顶、塔釜出液的组成，回流比R和热状况q等，用图解法求得。 2. 图解法求理论塔板数 图解法又称麦卡勃－蒂列（McCabe－Thiele）法，简称M－T法，其原理与逐板计算法完全相同，只是将逐板计算过程在y－x图上直观地表示出来。 精馏段的操作线方程为： （8－2） 式中， －精馏段第n+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数； －精馏段第n块塔板下流的液体组成，摩尔分数； －塔顶溜出液的液体组成，摩尔分数； －泡点回流下的回流比。 提馏段的操作线方程为： （8－3） 式中，－提馏段第m+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数； －提馏段第m块塔板下流的液体组成，摩尔分数； －塔底釜液的液体组成，摩尔分数； －提馏段内下流的液体量，kmol/s； －釜液流量，kmol/s。 加料线（q线）方程可表示为： （8－4） 其中， （8－5） 式中，－进料热状况参数； －进料液组成下的汽化潜热，kJ/kmol； －进料液的泡点温度，℃； －进料液温度，℃； －进料液在平均温度 的比热容，kJ/（kmol ℃）； (可由两种方法计算：①在定性温度下分别查酒精和水的热容，按比例求混合物的；② ，α和β为附表一中比热容的值。) －进料液组成，摩尔分数。 回流比R的确定： （8－6） 式中， －回流液量，kmol/s； －馏出液量，kmol/s。 式（8－6）只适用于泡点下回流时的情况，而实际操作时为了保证上升气流能完全冷凝，冷却水量一般都比较大，回流液温度往往低于泡点温度，即冷液回流。 如图8－2所示，从全凝器出来的温度为、流量为的液体回流进入塔顶第一块板，由于回流温度低于第一块塔板上的液相温度，离开第一块塔板的一部分上升蒸汽将被冷凝成液体，这样，塔内的实际流量将大于塔外回流量。 图8－2塔顶回流示意图 对第一块板作物料、热量衡算： （8－7） （8－8） 对式（8－9）、式（8－10）整理、化简后，近似可得： （8－9） 即实际回流比： （8－10） R1 （8－11） 式中，、－离开第1、2块板的气相摩尔流量，kmol/s； －塔内实际液流量，kmol/s； 、、、－指对应、、、下的焓值，kJ/kmol； －回流液组成下的汽化潜热，kJ/kmol； －回流液在与平均温度下的平均比热容，kJ/（kmol℃）。 部分回流操作时，如图8－3，图解法的主要步骤为： 根据物系和操作压力在y－x图上作出相平衡曲线，并画出对角线作为辅助线； 在x轴上定出x＝xD、xF、xW