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化工原理实验报告_精馏
化工原理实验报告实验名称:精馏实验班级:生工xx姓名:xxx学号:xxx同组人:xxx日期:xxx精馏实验一、摘要及关键词摘要:精馏是实现液相混合物液液分离的重要方法,而精馏塔是化工生产中进行分离过程的主要单元,板式精馏塔为其主要形式。本实验在常温、常压下用工程模拟的方法模拟精馏塔在全回流的状态下的操作情况,从而计算总板效率和单板效率,并分析影响单板效率的主要因素,最终得以提高塔板效率。关键词:精馏,板式塔,理论板数,总板效率,单板效率二、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,观察塔板上汽-液接触状况。3、测定全回流时的全塔效率及单板效率。三、基本理论及原理在板式精馏塔中,由塔釜产生的蒸汽沿塔板逐板上升与来自塔顶逐板下降的回流液,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。回流是精馏操作得以实现的基础。塔顶的回流液与采出量之比,称为回流比。回流比是精馏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,也无任何原料加入,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,故常在工业装置中的开停车、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。在精馏塔操作中,若回流系统出现故障,操作情况会急剧恶化,分离效果也将变坏。板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数,有以下两种定义方法。(1)总板效率E式中 E——总板效率;N——理论板数(不包括塔釜);Ne——实际板数。(2)单板效率Eml式中 Eml,n——以液相浓度表示的单板效率;Xn,Xn-1——第n块板和第(n-1)块板的液相浓度;Xn*——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常由实验测定。单板效率是评价塔板性能优劣的重要数据。物系性质、板型及操作负荷是影响单板效率的重要因数。当物系与板型确定后,可通过改变汽液符合达到最高的板效率;对于不同的板型,可以在保持相同的物系及操作条件下,测定其单板效率,以评价其性能优劣。总板效率反映全塔各塔板的平均分离效果,常用于板式塔设计中。四、实验流程及仪表本实验的流程如下图所示,主要有精馏塔、回流分配装置及测控系统组成。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∮(57×3.5)mm,塔板间距80mm;溢流管截面积78.5mm2,溢流堰高12mm,底隙高度6mm;每块塔板开有43个直径为1.5mm的小孔,正三角形排列,孔间距为6mm。为了便于观察踏板上的汽-液接触情况,塔身设有一节玻璃视盅,在第1-6块塔板上均有液相取样口。蒸馏釜尺寸为∮108mm×4mm×400mm.塔釜装有液位计、电加热器(1.5kw)、控温电热器(200w)、温度计接口、测压口和取样口,分别用于观测釜内液面高度,加热料液,控制电加热装置,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,故塔釜内可视为一块理论板。塔顶冷凝器为一蛇管式换热器,换热面积为0.06m2,管外走蒸汽,管内走冷却水。图1 精馏装置和流程示意图1—塔顶冷凝器;2—回流比分配器;3—塔身;4—转子流量计;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,它由一个入口管、两个出口管及引流棒组成。两个出口管分别用于回流和采出。引流棒为一根∮4mm的玻璃棒,内部装有铁芯,塔顶冷凝器中的冷凝液顺着引流棒流下,在控制器的控制下实现塔顶冷凝器的回流或采出操作。即当控制器电路接通后,电磁圈将引流棒吸起,操作处于采出状态;当控制器电路断开时,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、加热电压、进料温度及回流比等参数,该系统的引入,不仅使实验跟更为简便、快捷,又可实现计算机在线数据采集与控制。4.物料浓度分析本实验所用的体系为乙醇-正丙醇,由于这两种物质的折射率存在差异,且其混合物的质量分数与折射率有良好的线性关系,故可通过阿贝折光仪分析料液的折射率,从而得到浓度。这种测定方法的特点是方便快捷、操作简单,但精度稍低;若要实现高精度的测量
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