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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、实验原理

2.1全塔效率TE

全塔效率又称总板效率，是指达到指定分离效果所需理论板数与实际板数的比值

于塔内所需理论塔板数，可由已知的双组分物系平衡关系，以及实验中测得的塔

顶、塔釜出液的组成，回流比R和热状况q等，用图解法求得TN

2.2图解法求理论塔板数TN

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。

2.3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8－3所示，根据塔顶、

塔釜的组成在操作线和平衡线间作梯级，即可得到理论塔板部分回流操作。部

分回流操作时，图解法的主要步骤为：

(1）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；

(2）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；

(3）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；

(4)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；

(5)连接点d、b作出提馏段操作线；

(6)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；

(7)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。

2.4实验装置和流程

本实验装置的主体设备是筛板精馏塔，配套的有加料系统、回流系统、产品

出料管路、残液出料管路、进料泵和一些测量、控制仪表。

筛板塔主要结构参数：塔内径D＝68mm，厚度洌?4mm，塔板数N＝10块，板间距HT

＝100mm。加料位置由下向上起数第4块和第6块。降液管采用弓形，齿形堰，堰

长56mm，堰高7.3mm，齿深4.6mm，齿数9个。降液管底隙4.5mm。筛孔直径d0＝1.5mm，

正三角形排列，孔间距t＝5mm，开孔数为77个。塔釜为内电加热式，加热功率

2.5kW，有效容积为10L。塔顶冷凝器、塔釜换热器均为盘管式。单板取样为自下

而上第1块和第10块，斜向上为液相取样口，水平管为气相取样口。

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。

三、实验步骤与注意事项

3.1实验步骤

3.1.1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2/3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，

送色谱分析仪分析。

3.1.2部分回流

(1)在储料罐中配制一定浓度的乙醇水溶液（约10~20%）。

(2)待塔全回流操作稳定时，打开进料阀，调节进料量至适当的流量。

(3)控制塔顶回流和出料两转子流量计，调节回流比R（R=1~4）。

(4)打开塔釜残液流量计，调节至适当流量。

(5)当塔顶、塔内温度读数以及流量都稳定后即可取样。

3.2注意事项

(1)塔顶放空阀一定要打开，否则容易因塔内压力过大导致危险。

(2)料液一定要加到设定液位2/3处方可打开加热管电源，否则塔釜液位过低会使

电加热丝露出

(3)如果实验中塔板温度有明显偏差，是由于所测定的温度不是气相温度，而是

气液混合的温度。

四、实验数据记录与处理

4.1实验数据记录

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