乙醇-水精馏塔实验.doc

乙醇-水精馏塔实验 一、实验目的： 1.了解板式精馏塔的结构和操作。 2.学习精馏塔性能参数的测量方法，并掌握其影响因素。 二、实验内容: 1.测定精馏塔在全回流条件下,稳定操作后的全塔理论塔板数和总板效率。 2.测定精馏塔在部分回流条件下,稳定操作后的全塔理论塔板数和总板效率。 三、实验原理： 对于二元物系，如已知其汽液平衡数据，则根据精馏塔的原料液组成，进料热状况，操作回流比及塔顶馏出液组成，塔底釜液组成可以求出该塔的理论板数NT.按照式1可以得到总板效率ET,其中NP为实际塔板数。 ET （1） 部分回流时，进料热状况参数的计算式为 （2） 式中： tF — 进料温度，℃ 。 tBP — 进料的泡点温度，℃ 。 Cpm — 进料液体在平均温度（tF+ tP）/2下的比热，kJ/（kmol? ℃）— 进料液体在其组成和泡点温度下的汽化潜热，kJ/kmol kJ/（kmol? ℃） kJ/kmol （4） 式中： CP1， CP2 —分别为纯组份1和组份2在平均温度下的比热，kJ/（kg? ℃）1,r2 —分别为纯组份1和组份2在泡点温度下的汽化潜热，kJ/kg。 M1，M2—分别为纯组份1和组份2的摩尔质量，kJ/kmol。 x1,x2—分别为纯组份1和组份2在进料中的摩尔分率。 四、实验装置基本情况: 1．实验设备流程图（如图1所示）： 图1 精馏实验装置流程图 1-储料罐；2-进料泵；3-放料阀；4-加热器；5-直接进料阀； 6-间接进料阀；7-进料流量计；8-高位槽；9-玻璃观察段； 10-精馏塔；11-塔釜取样阀；12-釜液放空阀；13-塔顶冷凝器； 14-回流比流量计；15-塔顶取样阀；16-塔顶液回收罐； 17-放空阀；18-冷却水流量计；19-塔釜储料罐；20-塔釜冷凝器； 21-第8块板进料阀；22-第9块板进料阀；23-第10块板进料阀； 24-液位计；25-料液循环阀；26-釜残液出料阀;27-进料入口阀；28-指针压力表 2.实验设备主要技术参数： 精馏塔实验装置结构参数见表1： 表1 精馏塔结构参数 名称 直径 （mm） 高 度 （mm） 板间距 （mm） 板 数 (块) 板型、孔径（mm） 材 质 塔体 Φ76×3.5 100 100 11 筛板2.0 不锈钢 塔釜 Φ220×2 400 不锈钢 塔顶冷凝器 Φ89×3.5 600 不锈钢 塔釜 冷凝器 Φ57×3.5 300 不锈钢 表2 乙醇─水 t-x-y 关系 (以乙醇摩尔分率表示，x-液相，y-气相 ) 摩尔分数x 摩尔分数y t/℃ 0.000 0.000 100 0.050 0.310 90.6 0.100 0.430 86.4 0.200 0.520 83.2 0.300 0.575 81.7 0.400 0.614 80.7 0.500 0.657 79.9 0.600 0.698 79.1 0.700 0.755 78.7 0.800 0.820 78.4 0.894 0.894 78.15 0.950 0.942 78.3 1.000 1.000 78.3 乙醇沸点: 78.3℃; 水沸点:100.0℃. 3．实验仪器及试剂： （1）实验物系：乙醇─水（本试验也可用乙醇-正丙醇物系）； （2）实验物系纯度要求: 化学纯或分析纯； （3）实验物系平衡关系见表2； （4） 实验物系浓度要求: 15-25％(乙醇质量百分数)，浓度分析使用酒精计，酒精计为体积分数， 通过查《酒精体积分数、质量分数、密度对照表》可得酒精的质量分数W，通过质量分率求出摩尔分率(XＡ)，公式如下: 乙醇分子量ＭＡ＝46; 水分子量ＭB＝18 3．实验设备面板图（如图2所示）： 图2 精馏设备仪表面板图 五、实验方法及步骤： 1.实验前检查准备工作： 配制一定浓度(质量浓度 20％左右)的乙醇─水混合液(总容量25升左右),倒入储料罐中。打开进料入口阀27，其余阀门关闭，启动进料泵2，打开料液循环阀25，使料液混合均匀，混合均匀后将料液循环阀25打至半开，将直接进料阀全开，放空阀12全开，进行进料，一般在塔釜总高2/3处。然后关闭进料阀门和进料泵。 2. 实验操作：　 (1)全回流操作： ① 打开塔顶冷凝器进水阀门,保证冷却水足量（160L/h即可）。 ② 记录室温。接通总电源开关（220V）。 ③ 调节加热电压约为150伏, 待塔板上建立