一：实验目的 - 国立勤益科技大学.DOCVIP

國 立 勤 益 科 技 大 學 化工與材料工程系 化學工程實驗報告 實驗名稱： 泡罩塔蒸餾 班 級： 職四化四甲 組 別： 第三組 主 報 告： 馬○○ ( 25 ) 陳○○ ( 44 ) 曾○○ ( 15 ) 謝○○ ( 28 ) 指導教師：高肇郎老師 實驗日期：97年10月25日 目 錄 頁數 實驗目的………………………………………………（02） 實驗原理………………………………………………（02） 實驗裝置………………………………………………（09） 實驗步驟………………………………………………（11） 實驗結果………………………………………………（11） 參考文獻………………………………………………（14） 附 錄………………………………………………（14） 計 算 例………………………………………………（14） 校正曲線………………………………………………（ ） 符號說明………………………………………………（ ） 原始數據………………………………………………（15） 一、實驗目的： 熟悉蒸餾塔之結構與操作。 觀察汽、液兩相在塔中之流動。 求取蒸餾塔之板效率。 二、相關知識： 蒸餾（Distillation）為分離混合液體之方法之一。凡混合液中各組份（Component）均能蒸發，惟沸點各有高低；再同一溫度下，各組之蒸氣壓不同，加熱之結果，氣相與液相之成分互異，如酒精與水之混合液，兩組份均能蒸發，惟酒精之沸點較低，蒸氣壓較大，故氣相中酒精之含量較在液相中者為高，利用此現象以分離液體之操作稱為蒸餾。 蒸餾操作大致可分為分批蒸餾（Batch Distillation）與連續蒸餾（Continuous Distillation）兩類。分批蒸餾中最單純者為簡單蒸餾（Simple Distillation），乃將液體加熱，液體沸騰所產生之蒸氣，迅速分離，但不使冷凝之液體回流入蒸餾器中，實驗室中之蒸餾操作多屬此類；但由於分批蒸餾難控制產品之組成，故化學工業上之分離法很少利用分批蒸餾，而廣泛地採用連續蒸餾（Continuous Distillation）或精餾（Recti-fication）。 精餾者乃將操作多級（Multistage）化，其特點為由蒸餾器逸出之蒸氣，除一部份當產品外，其他部分再回流（Reflux）入器中，與上升之蒸氣成逆流方向接觸，以促進分離度，而使產品精純。 連續蒸餾法由原料先進入熱交換器內，與塔底液體作熱交換，然後由進料段（Feed Section） 連續注入塔中。沸點低之混合物在精餾段（Rectifying Section）濃縮成蒸氣由塔頂逸出，經冷凝器（Cindenser）冷凝成液體後，流入貯受器，器中液體分成兩部分，一部份取出為實在所得之成品，另一部份則回流入塔內；沸點高之混合物在器提段（Stripping Section）變成液相由塔底流出。自塔底流出之液體， 被泵送至重沸器（Reboil-er）中加熱，產生之液體與蒸氣之混合物復送回之底部，蒸氣在塔中上升，與回流液接觸，低沸點之組份逐漸增濃（Enrichment）後由塔頂逸出，如此即可得純度甚高之產品。 在蒸餾塔之設計上，首須解決之問題有二：一為塔之直徑及高度，另一為理想板（Theoretical Plate）之數目。所謂理論板，乃板上所產生蒸氣Vi之低沸點組成份之組成yi與液體Of之低沸點組成份之組成xi達平衡狀態。理論板之數目確定後，在以板之總包效率（Overall Efficiency）除之，則可得實際上所須知板數。關於求蒸餾塔內之理論板數，有數種方法，今已麥克-泰利圖解法（McCabe-Thiele Graphical Method）說明如下： 今考慮之蒸餾塔其版數1,2,……等號碼表示塔內板之數目，精餾段板之數目係由上往下算，共n層板，而氣提段則由下往上算，共m層板。由塔本身之質量平衡得： F=D+B …………（1） …………（2） 其中 F：進料量（） D：塔頂之產品量（） B：塔底之產品量（） ,,：進料，塔底之混合物濃度（mole%） 若塔中各板之蒸氣流量及液體流量為一定，則對I層板以上之精餾段（包含冷凝器）取質量平衡得 V=O+D ………（3） ………（4） 其中： V：在精餾段內之蒸氣流量 O：在精餾段內之液體流量 ：進入第i層板之蒸氣組成 ：離開第i層板之蒸氣組成 回流比（Reflux Tatio）之定義為： …………（5 ） 將上式代入（4）式得： …………（6） （6）式稱為精餾段操作線（Enriching Line），乃一斜率為之直線。如圖35-3所示，此線與圖中之對角線（y＝x）交於（y=xD，y= xD）點，在x＝0處之截距為。 同理，對j板層以