实文验二 精馏实验.docx

实验二 精馏实验课程名称： 化工原理实验（下） 实验日期： 2013.5.8班 级： 化工1001班 姓 名： 陈双全同 组 人：杨政鸿 学 号： 2010011018 摘要 化工生产常需要进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的，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。本实验针对乙醇-正丙醇体系用工程模拟的方法，模拟化工精馏过程，通过测定全回流时的全塔效率、塔板效率等数据，来熟悉了解精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法，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 默弗里板效率 全塔效率目的及任务1.熟悉填料塔的构造与操作。2.观察填料塔流体力学状况，测定压降与气速的关系曲线。3.掌握液相体积总传质系数Kxa的测定方法并分析影响因素。4.学习气液连续接触式填料塔，利用传质速率方程处理传质问题的方法。实验原理在板式精馏中，由塔釜产生的蒸汽沿塔板逐步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，使得混合液达到一定的分离。回流是精馏操作得以实验的基础。塔顶的回流量与采出量之比，称为回流比。回流比是精馏操作的重要参数之一，其大小直接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，则需要无穷多块塔板的精馏塔。当然，这不符合工程实际，所以最小回流比只是一个操作限度。若塔处在全回流时，既无任何产品产出，也无原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔中，这在生产中无实际意义，故常在工业装置停开车、排除故障及科学研究时采用。实际回流比常采用最小回流比的1.2-2.0倍。在精馏操作中，若回流系数出现故障，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）； ——实际板数。（2） 单板效率 式中：——以液相浓度表示的单板效率； ——第n块板和第（n-1）块板的液相浓度； ——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通常由实验测定。单板效率是评价塔板效率性能优劣的重要参数。物系性质、版型及操作符合是影响单板效率的重要因数。当物系与版型确定后，可通过气液负荷达到最高的板效率；对于不同的版型，可以在保持相同的物系及操作条件下，测定单板效率，以评价其性能的优劣。总板效率反映全塔各塔板的平均分离效果，常用于板式塔的设计当中。装置和流程本实验流程如图所示，主要由精馏塔、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，管外走冷却液。塔顶冷凝器回流比分配器塔身转自流量计视盅塔釜塔釜加热器控温加热器支座冷却器原料液灌缓冲罐进料泵塔顶放气阀图1精馏实验装置流程图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