填料精馏塔操作和板高度的测定钟荣丹.ppt

填料精馏塔操作和等板高度的测定 08化工 08111003148 钟荣丹 1、实验目的 2、实验原理 3、实验流程图 4、实验步骤 5、数据处理 6、问题讨论 实验目的 1.了解填料精馏塔各部分的构造，精馏过程及操作方法 2.学会测定精馏塔的理论塔板数及等板高度 3.理解回流比以及蒸汽流速对精馏塔性能的影响 1.填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。填料塔的塔身 填料塔结构示意图是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。 实验原理 2.图解求理论塔板数： 从对角线上的xd 开始，作x 轴的平行线（水平线）交平衡线于y1，再从平衡线上的y1 作y 轴的平行线（垂直线）交操作线于x1；接着从x1 再作x 轴的平行线（水平线）交平衡线于y2，再从平衡线上的y2 作y轴的平行线（垂直线）交操作线于x2，以此类推，直到阶梯形达到xw 为止。每一阶梯表示一块理论塔板。 3.全塔效率的定义为： η = NT/N 式中 NT、N 分别表示达到某一分离要求需的理论板数和实际板数，全塔效率一般可在全回流操作时来测定。 4.等板高度： HETP =Z/NT 式中Z为填料层高度，NT为理论板数。等板高度与一层理论塔板的传质相当的填料层高度，它的大小取决于填料的类型，材质和尺寸，受系统物性，操作条件及塔设备尺寸的影响，一般由实验测得。 5.操作因素对塔性能的影响 对精馏塔而言，所谓操作因素主要是指如何正确选择回流比、塔内蒸气速度、进料热状况等。 对于一个给定的塔，回流比的改变将会影响产品的浓度、产量、塔效率和加热蒸气消耗量等。适宜的回流比R 应该在小于全回流而大于最小回流比的范围内，通过经济衡算且满足产品质量要求来决定。 塔内蒸气速度通常用空塔速度来表示。即使塔径相同，精馏段和提馏段的蒸气速度也不一定相等。 实验流程图 实验步骤 1.配制约5%（v）酒精水溶液注入蒸馏釜内至液位计上的标记为止（约塔釜2/3处）； 2.供料槽内配置15～20%（v）酒精水溶液； 3.开冷水阀门，向冷凝器供水；开启电源，调节电压给蒸馏釜加热； 4.有回流后，先作全回流，控制蒸发量，这时“灵敏板”温度应控制在设定范围内； 5.启动料泵向精馏塔供料，控制一定流量，进行部分回流操作； 6.调整回流比，可使产品达到要求浓度； 7.取样测浓度； 8.实验完毕后，即停止供电，运转一个时期后，才停止向冷凝器供水，不得过早停水，避免酒精的损失和着火的危险。 数据处理 体积分数% 摩尔分数% 塔顶 92.5 79.20 塔釜 4 1.27 如图: NT=7 其中，N=20，Z=2.02m 所以 η=NT/20=7/20=35% HETP=Z/NT=2.02/7=0.29m 问题讨论 1.回流比对塔效率的影响 回流比对精馏效果有极大影响。在塔中蒸气量一定的条件下，回流比越大，回流量相应地越多，但相应得到馏出液的量越少。塔板上发生的是部分气化和部分冷凝，液体部分气化时首先生成的是易挥发含量较高的蒸气，回流量越大，气化生成的蒸气含易挥发组分也较多，相应地可以用较少的塔板数达到要求的分离纯度。 回流比增大的极限是塔顶冷凝液全部作为回流，这时R = ∞，称为全回流。在这种情况下，精馏段操作线和提馏段操作线都简化为y = x，精馏所需的理论板数最少。全回流时实际上得不到产品，在工业上是不采用的。 2.塔内蒸气速度对塔效率的影响 适当地选用较高的蒸气速度，不仅可以提高塔板效率，而且可以增大塔的生产能力。但是，如果速度过大，则会因为产生雾沫夹带及减少了气液两相接触时间而使塔板效率下降，甚至产生液泛而使塔被迫停止运行。因而要根据塔的结构及物料性质，选择适当的蒸气速度。 3.影响HETP的因素 物理因素：物系及组成，气液两相的各种物理性能等 设备结构因素：塔径和塔高等 操作因素：蒸汽速度，进料状况和回流比等 4.在精馏操作过程中，回流温度发生波动，对操作会产生什么影响？ 5.改变塔釜加热电压，对塔顶产品质量有何影响？ 馏出物的纯度可能不高，降低塔的分离效率。 塔釜电压改变，会使上升蒸汽流温度发生改变，从而使塔顶产品的组成发生改变。 6.如果乙醇溶液中含有少量甲醇则会给比重法测定乙醇浓度