实验六筛板精馏塔的操作及其性能评定..doc

实验六 筛板精馏塔的操作及其性能评定 混合物的分离是化工生产中的重要过程，精馏是分离液体混合物的重要单元操作之一，广泛应用于化工、石油等工业部门。精馏过程在精馏塔内完成。根据精馏塔内构件不同，可将精馏塔分为板式塔和填料塔两大类；根据塔内气、液接触方式不同，亦可将前者称为级式接触传质设备，后者称为微分式接触传质设备。精馏是通过加热造成气液两相物系，利用物系中各组分的挥发度不同的特性以实现分离的目的。例如：苯与甲苯的混合体系、乙醇与水的混合体系等。 一、实验目的 1．了解连续精馏装置的构造及基本流程。 2．理论联系实际，掌握精馏塔的操作方法。 3．掌握精馏塔全塔效率的测定方法。 3．理解回流比、蒸汽速度等对精馏塔性能的影响。 二、实验内容 1．采用乙醇—水物系测定精馏塔全塔效率。 2．在部分回流条件下进行连续精馏操作，在规定时间内完成500ml乙醇产品的生产任务，并要求塔 顶产品中的乙醇体积分数大于0.93，同时塔釜出料中乙醇体积分数小于0.03。 三、实验原理 （一）精馏塔的效率及测定 塔板是板式精馏塔的主要构件，是气、液两相接触传热、传质的媒介。通过对塔釜液体的加热，从塔底沸腾汽化的上升蒸汽流和从塔顶冷凝的下降液体流（回流），在塔板液层上进行气液两相的热交换和质交换，依据组分的挥发度不同，轻组分随蒸气流向上，重组分随液体流向下，从而完成液体混合物的分离目的。 对于二元物系，已知其气液平衡数据，则根据馏出液组成，原料液组成，残液组成，回流比R和进料状态，则可求得理论塔板数。 精馏塔稳定操作时，总的物料平衡，即 各组分的物料平衡，即 精馏塔的全塔效率E，是理论塔板数NT与实际塔板数NP之比（理论塔板数皆不包括蒸馏釜）。 精馏段操作线方程： 提馏段操作线方程： 进料方程（线方程）： （二）精馏塔的操作及调节 精馏塔操作目标包括质量指标和产量指标。质量指标是塔顶产品和塔底产品都要达到一定的分离要求；产品指标是指在规定的时间内要获得一定数量塔顶和塔底的合格产品。操作过程中调节的目的是要根据精馏过程的原理，采用相应的控制手段，调整某些工艺操作参数，保证和产过程能稳定连续的进行，并能满足过程的质量指标和产量指标。 1.精馏过程的稳定操作 （1）在进料条件和工艺分离要求确定后，要严格维持塔内的总物料平衡和组分物料平衡，即要满足 总的物料平衡，即 各组分的物料平衡，即 当总物料不平衡时，若进料量大于出料量，会引起淹塔；相反，若出料量大于进料量，则会导致塔釜干料，最终都将破坏精馏塔的正常操作。 四、实验流程 设备简介：设备主体是一座由15块筛板所组成的精馏塔，塔的内径为50mm，板间距为100mm，开孔率3.8%。蒸馏釜采用电加热。冷凝器为盘管式水冷凝。 流程说明：操作时，原料液（乙醇----水溶液），从料液贮罐，经过流量计进入精馏塔，其中一部分成为蒸气上升入精塔段，最后从塔顶进入冷凝器冷凝为液体，这部分冷凝液全部或部分回流进入第一块塔板。 精馏装置流程图 四、实验步骤 首先观察精馏塔整套装置流程，管路安排及各部分之构造并检查各阀启闭位置是否适当。 配制料液，蒸馏釜内溶液组成约5%（V），原料液槽内溶液组成约15~20%（V），分别加至预定的标度线。 打开加热开关，调节电压至220伏，对釜内料液进行加热，并打开冷却水进行冷凝。当釜液预热至沸腾后要注意控制加热量（用调节电压来实施）。 进行全回流操作，控制蒸发量，即控制“灵敏板”的温度应在80℃左右。 全回流操作达稳定后，同时取塔顶、塔釜样品。把样品冷却到规定温度后用比重计（或酒精计）分别测出其比重（或酒精百分数），并查出相应的组成。 调整一定的进料量（2~3L/h），控制回流分配器中的产品液体高于回流管管口15mm，控制一定的回流比，至产品达到要求浓度92~94%（V）。 控制釜底排料量，使釜液液位保持不变。 部分回流操作达稳定后，同时取塔顶、塔釜、原料样品。把样品冷却到规定温度后用比重计（或酒精计）分别测出其比重（或酒精百分数），并查出相应的组成。 注意：①釜内料液量；②控制加热量；③避免烫伤。 10．实验结束后，即停止加热，运转一段时间后，才能停止向冷凝器供水，不得过早停止， 以免酒精损失和着火爆炸的危险。 五、数据记录 全回流操作 塔底温度： ℃； 塔顶温度： ℃； 灵敏板温度： ℃ 名 称 酒精百分数 质量百分数 摩尔百分数 全塔效率E% 产 品 残 液 部分回流操作 塔底温度： ℃；塔顶温度： ℃；灵敏板温度： ℃；原料液温度： ℃ 原料量F= L/h； 产品量D= mL/min； 底釜量W=