筛板精馏实验----实验报告.doc

筛板塔精馏过程实验 一． 实验目的 1． 了解筛板精馏塔及其附属设备的基本结构，掌握精馏过程的基本操作方法。 2． 学会判断系统达到稳定的方法，掌握测定塔顶、塔釜溶液浓度的实验方法。 3． 学习测定精馏塔全塔效率和单板效率的实验方法，研究回流比对精馏塔分离效率的影响。 二．基本原理 1． 图解法求理论塔板数NT 图解法又称麦卡勃－蒂列（McCabe－Thiele）法，简称M－T法，其原理与逐板计算法完全相同，只是将逐板计算过程在y－x图上直观地表示出来。 精馏段的操作线方程为： 式（8－1） 提馏段的操作线方程为： 式（8－2） 式中， ym+1 －提馏段第m+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数； xm －提馏段第m块塔板下流的液体组成，摩尔分数； xW －塔底釜液的液体组成，摩尔分数； L －提馏段内下流的液体量，kmol/s； W －釜液流量，kmol/s。 加料线（q?线）方程可表示为： 式（8－3） 其中， 式中，?q?－进料热状况参数； rF?－进料液组成下的汽化潜热，kJ/kmol； tS?－进料液的泡点温度，； tF?－进料液温度，； cpF?－进料液在平均温度下的比热容，kJ/（kmol）； xF?－进料液组成，摩尔分数。 回流比?R?的确定： 式（8－4） 式中，L－回流液量，kmol/s； D－馏出液量，kmol/s。 式（8－4）只适用于泡点下回流时的情况，而实际操作时为了保证上升气流能完全冷凝，冷却水量一般都比较大，回流液温度往往低于泡点温度，即冷液回流。 如图8－1所示，从全凝器出来的温度为tR、流量为L的液体回流进入塔顶第一块板，由于回流温度低于第一块塔板上的液相温度，离开第一块塔板的一部分上升蒸汽将被冷凝成液体，这样，塔内的实际流量将大于塔外回流量。 图8－1塔顶回流示意图 （1）全回流操作 在精馏全回流操作时，操作线在?y－x?图上为对角线，如图?8－2所示，根据塔顶、塔釜的组成在操作线和平衡线间作梯级，即可得到理论塔板数。 图8－2 全回流时理论板数的确定 （2）部分回流操作 部分回流操作时，如图8－4，图解法的主要步骤为： A．根据物系和操作压力在y－x图上作出相平衡曲线，并画出对角线作为辅助线； B．在x轴上定出x＝xD、xF、xW三点，依次通过这三点作垂线分别交对角线于点a、f、b； C．在y轴上定出yC＝xD/(R+1)的点c，连接a、c作出精馏段操作线； D．由进料热状况求出q线的斜率q/（q-1），过点f作出q线交精馏段操作线于点d； E．连接点d、b作出提馏段操作线； F．从点a开始在平衡线和精馏段操作线之间画阶梯，当梯级跨过点d时，就改在平衡线和提馏段操作线之间画阶梯，直至梯级跨过点b为止； G．所画的总阶梯数就是全塔所需的理论踏板数（包含再沸器），跨过点d的那块板就是加料板其上的阶梯数为精馏段的理论塔板数。 图8－3部分回流时理论板数的确定 本实验料液为乙醇水溶液，釜内液体由电加热器产生蒸汽逐板上升，经与各板上的液体传质后，进入盘管式换热器壳程，冷凝成液体后再从集液器流出，一部分作为回流液从塔顶流入塔内，另一部分作为产品馏出，进入产品贮罐；残液经釜液转子流量计流入釜液贮罐。精馏过程如图?8－4?所示 。 1－冷凝水进口；2－冷凝水出口；3－塔釜；4－塔节；5－塔顶放空阀；6－冷凝水流量计；7－玻璃视镜；8－塔顶冷凝器；9－全回流流量计；10－部分回流流量计；11－塔顶出料取样口；12－进料阀；13－换热器；14－残液流量计；15－产品罐；16－残液罐；17－原料罐；18－进料泵；19－计量泵 四．实验步骤 1．全回流 （1）配制浓度10%~20%(体积百分比)的料液加入贮罐中，打开进料管路上的阀门，由进料泵将料液打入塔釜，观察塔釜液位计高度，进料至釜容积的处； （2）关闭塔身进料管路上的阀门，启动电加热管电源，逐步增加加热电压，使塔釜温度缓慢上升（因塔中部玻璃部分较为脆弱，若加热过快玻璃极易碎裂，使整个精馏塔报废，故升温过程应尽可能缓慢）； （3）打开塔顶冷凝器的冷却水，调节合适冷凝量，并关闭塔顶出料管路，使整塔处于全回流状态； （4）当塔顶温度、回流量和塔釜温度稳定后，分别取塔顶浓度XD和塔釜浓度XW并冷却至室温，用酒精浓度计分别测出其浓度值。 2．