2024年化原实验精馏实验报告.docx

北京化工大学

学生试验汇报

学院：化学工程学院

姓名：学号：

专业：化学工程与工艺班级：

同组人员：

課程名称：化工原理试验

试验名称：精馏试验

试验曰期

北京化工大学

试验五精馏试验

摘要：本试验通过测定稳定工作状态下塔顶、塔釜及任意两块塔板的液相折光度，得到该处液相浓度，根据数据绘出x-y图并用图解法求出理论塔板数，从而得到全回流時的全塔效率及单板效率。通过试验，理解精馏塔工作原理。

关键詞：精馏，图解法，理论板数，全塔效率，单板效率。

一、目的及任务

①熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏试验的操作措施。

②理解板式塔的构造，观测塔板上汽-液接触状况。

③测定全回流時的全塔效率及单塔效率。

④测定部分回流時的全塔效率。

⑤测定全塔的浓度（或温度）分布。

⑥测定塔釜再沸器的沸腾給热系数。

二、基本原理

在板式精馏塔中，由塔釜产生的蒸汽沿塔逐板上升与来自塔顶逐板下降的回流液，在塔板上实現多次接触，进行传热与传质，使混合液到达一定程度的分离。

回流是精馏操作得以实現的基础。塔顶的回流量与采出量之比，称為回流比。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状况：最小回流比和全回流。若塔在最小回流比下操作，要完毕分离任务，则需要无穷多塔板的精馏塔。当然，这不符合工业实际，因此最小回流比只是一种操作程度。若操作处在全回流時，既无任何产品采出，也无原料加入，塔顶的冷凝液所有返回塔中，这在生产中午实际意义。不过由于此時所需理论板数至少，又易于到达稳定，故常在工业装置的开停车、排除故障及科学研究時采用。

实际回流比常取最小回流比的1.2～2.0倍。在精馏操作中，若回流系统出現故障，操作状况会急剧恶化，分离效果也将变坏。

板效率是体現塔板性能及操作状况的重要参数，有如下两种定义措施。

总板效率E

E=N/Ne

式中E——总板效率；N——理论板数（不包括塔釜）；

Ne——实际板数。

(2)单板效率Eml

Eml=(xn-1-xn)/(xn-1-xn*)

式中Eml——以液相浓度表达的单板效率；

xn，xn-1——第n块板和第n-1块板的液相浓度；

xn*——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一般由试验测定。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因数。当物系与板型确定后，可通过变化气液负荷到达最高板效率；对于不一样的板型，可以保持相似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。总板效率反应全塔各塔板的平均分离效果，常用于板式塔设计中。

若变化塔釜再沸器中加热器的电压，塔内上升蒸汽量将会变化，同步，塔釜再沸器电加热器表面的温度将发生变化，其沸腾給热系数也将发生变化，从而可以得到沸腾給热系数与加热量的关系。由牛顿冷却定律，可知

Q=αA△tm

式中Q——加热量，kw;

α——沸腾給热系数，kw/(m2*K);

A——传热面积，m2;

△tm——加热器表面与主体温度之差，℃。

若加热器的壁面温度為ts,塔釜内液体的主体温度為tw,则上式可改写為

Q=aA(ts-tw)

由于塔釜再沸器為直接电加热，则加热量Q為

Q=U2/R

式中U——电加热的加热电压，V;R——电加热器的电阻，Ω。

三、装置和流程

本试验的流程如图1所示，重要有精馏塔、回流分派装置及测控系统构成。

1.精馏塔

精馏塔為筛板塔，全塔共八块塔板，塔身的构造尺寸為：塔径∮（57×3.5）mm，塔板间距80mm；溢流管截面积78.5mm2,溢流堰高12mm，底隙高度6mm；每块塔板开有43个直径為1.5mm的小孔，正三角形排列，孔间距為6mm。為了便于观测踏板上的汽-液接触状况，塔身设有一节玻璃视盅，在第1-6块塔板上均有液相取样口。

蒸馏釜尺寸為∮108mm×4mm×400mm.塔釜装有液位计、电加热器（1.5kw）、控温电热器（200