北京化工大学_精馏实验报告_2015.doc

word格式文档 专业整理 北 京 化 工 大 学 化 工 原 理 实 验 告 ：：：：：：实验日期实验名称 ： ： ： ： ： ： 实验日期 实验名称 班级 姓名 学号 同组成员 实验日期 精馏实验 2015.5.13 实验日期 精馏实验 实验目的 1、熟悉填料塔的构造与操作； 2、熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法； 3、了解板式精馏塔的结构，观察塔板上汽液接触状况； 4、掌握液相体积总传质系数的测定方法并分析影响因素 5、测定全回流时的全塔效率及单板效率； 6、测量部分回流时的全塔效率和单板效率 实验原理 在板式精馏塔中，混合液的蒸汽逐板上升，回流液逐板下降，气液两相在塔板上接触，实现传质、传热过程而达到分离的目的。如果在每层塔板上，上升的蒸汽与下降的液体处于平衡状态，则该塔板称之为理论塔板。然而在实际操做过程中由于接触时间有限，气液两相不可能达到平衡，即实际塔板的分离效果达不到一块理论塔板的作用。因此，完成一定的分离任务，精馏塔所需的实际塔板数总是比理论塔板数多。 回流是精馏操作得以实现的基础。塔顶的回流量与采出量之比，称为回流比。回流比是精馏操作的重要参数之一，其大小影响着精馏操作的分离效果和能耗。 回流比存在两种极限情况：最小回流比和全回流。若塔在最小回流比下操作，要完成分离任务，则需要有无穷多块板的精馏塔。这在工业上是不可行的，所以最小回流比只是一个操作限度。若在全回流下操作，既无任何产品采出，也无原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔中，这在生产中无实验意义。实际回流比常取最小回流比的1.2~2.0倍。 本实验处于全回流情况下，既无任何产品采出，又无原料加入，此时所需理论板最少，又易于达到稳定，可以很好的分析精馏塔的性能。影响塔板效率的因素很多，大致可归结为：流体的物理性质（如粘度、密度、相对挥发度和表面张力等）、塔板结构以及塔的操作条件等。由于影响塔板效率的因素相当复杂，目前塔板效率仍以实验测定给出。 板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数，有两种定义方法。 总板效率 QUOTE E=Nr-1Ne 式中：——总板效率； ——理论板数 （不包括塔釜）； ——实际板数 单板效率 QUOTE Eml。n 式中：——以液相浓度表示的单板效率； ， QUOTE xn，xn-1 ——第n块板和第n-1块板的液相浓度； ——与第n块板气相浓度相平衡的液相浓度。 总板效率与单板效率的数值通常由实验测定。单板效率是评价塔板性能优劣的重要数据。物系性质、板型及操作负荷是影响单板效率的重要参数。当物系与板型确定后，可通过改变气液负荷达到最高的板效率；对于不同的板型，可以在保持相同的物系及操作条件下，测定其单板效率，以评价其性能的优劣。总板效率反映全塔各塔板的平均分离效果，常用于板式塔设计中。 实验所选用的体系是乙醇—正丙醇，这两种物质的折射率存在差异，且其混合物的质量分数与折射率有良好的线性关系，通过使用阿贝折光仪来分析料液的折射率，从而得到浓度。 若改变塔釜再沸器中电加热器的电压，塔内上升蒸汽量将会改变，同时，塔釜再沸器电热器表面得温度将发生改变，其沸腾给热系数也将发生变化，从而可以得到沸腾给热系数与加热量的关系。由牛顿冷却定律，可知 式中 ——加热量，kW； ——沸腾给热系数，kW/（m2·K） ——传热面积，m2 ——加热器表面与温度主体温度之差，℃。 若加热器的壁面温度为ts，塔釜内液体的主体温度为tw，则上式可改写为 由于塔釜再沸器为直接电加热，则其加热量Q为 式中：U——电加热器的加热电压，V； R——电加热器的电阻，Ω 根据进料热状态参数作q线， q线方程： 式中：—— 进料液组成（摩尔分数）； 　　 　—— 进料热状态参数。 式中：—— 定性温度下进料液的平均比热，（kJ?kmol-1?℃-1） —— 进料温度，℃； —— 进料泡点，℃； —— 进料的千摩尔气化潜热，（kJ/kmol）; （4）由塔底残液浓度XW垂线与平衡线的交点，精馏段操作线与q线交点的连线作提馏段操作线。 （5）图解法求出理论塔板数。 实验流程 实验装置 本实验的流程如图所示，主要由精馏塔、回流分配装置及测控系统组成。 1、配料罐 2、配料罐放空阀 3、循环泵 4、进料罐 5、进料罐放空阀 6、进料泵 7、进料旁路阀 8、进料流量计 9、快速进料阀 10、进料口位置阀 11、玻璃塔节12、塔釜加热器 13、塔釜液位计 14、塔釜出料阀 15、塔釜冷却器 16、出料泵 17、快速出料阀 18、π型液位控制管 19、回流比分配器20、塔顶冷凝器 21、塔顶放空阀 22、冷却水流量计 设备参数 （1）精馏塔 精馏塔为筛板塔，全塔共