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一试验目的-国立勤益科技大学
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
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