连续填料精馏柱分离能力的测定1数据处理.pdf

实验九 连续填料精馏柱分离能力的测定 姓名：________________班级：________________学号：________________ 一、实验目的 连续填料精馏塔分离能力的测定和评价，尚没有一个统一的标准方法。本实验采用乙醇—正丙醇二元混 合液作为实验物系，在不同回流比下测定连续精馏塔的等板高度（当量高度）。并以精馏柱的利用系数作 为优化目标，实验寻求精馏柱的最优操作条件。通过实验观察连续精馏的操作状况，掌握实验室连续精密 分馏的操作技术和实验研究方法。从而增进独立解决实验室精馏问题的实际能力，并了解填料塔的结构及 操作，加深对连续精馏原理的理解。 二、实验原理 连续填料精馏分离能力的影响因素众多，大致可归纳为三个方面：一是物性因素，如物系及其组成， 汽液两相的各种物理性质等；二是设备结构因素，如塔径与塔高，填料的形式、规格、材质和填充方法等； 三是操作因素，如蒸汽速度，进料状况和回流比等。在既定的设备和物系中主要影响分离能力的操作变量 为正气上升速度和回流比。 在一定的操作气速下，表征在不同回流比下的填料精馏塔分离性能，常以每米填料高度所相当的理论 塔板数，或者与一块理论塔板相当的填料高度，即等板高度（HETP），作为主要指标。 在一定回流比下，连续精馏塔的理论塔板数可采用逐板计算法（Lewis－Matheson 法）或图解计算法 （McCabe－Thiele 法）。 逐板计算法或图解计算法的依据，都是汽液平衡关系式和操作方程。后者只是采用绘图方法替代前者 的逐板解析计算。但对相对挥发度小的物系，采用逐板计算法更为精确。采用计算机进行程序计算，尤为 快速、简便。 精馏段的理论塔板数可按下列平衡关系式和精馏段操作方程，进行逐板计算： ?xn yn ? (1) 1? (? ?1)xn R x y ? x ? d (2) n?1 R ?1 n R ?1 提馏段的理论塔板数又须按上列平衡关系式和提馏段操作方程进行逐板计算。提馏段操作方程为： R ? qR R?1 y ? x ? x (3) m?1 (R ?1) ? (1? q)R m (R ?1) ? (1? q)R w 若进料液为泡点温度下的饱和液体，即进料中液相所占分率 q = 1，则提馏段操作方程可简化为 R ? R R?1 y ? x ? x (4) m?1 R ?1 m R ?1 w 上列各式中： y － 蒸汽相中易挥发组分的含量，摩尔分率； x － 液相中易挥发组分的含量，摩尔分率； α － 相对挥发度； R′－ 回流比（回流液的摩尔流率与馏出液的摩尔流率之比，即 R = Ff / Fd）； R－ 进料比（进料摩尔流率与馏出液摩尔流率之比，即 R′ = Ff / Fd）； 下标 n、m、d、f 和 w 分别表示精馏段塔板序号、提馏段塔板序号、馏出液、进料液和釜残液。 在全回流下，理论塔板数的计算可由逐板计算法导出的简单公式，称之为芬斯克（Fenske）公式进行 计算，即