筛板塔精馏操作及效率测定实验报告.docx

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筛板塔精馏操作及效率测定

一、实验目的

1.了解板式塔的结构和流程，并掌握其操作方法；

2.测定筛板塔在全回流和部分回流时的全塔效率。

二、实验材料和装置

精馏塔装置由塔釜、塔体、全凝器、加料系统、回流系统、贮槽（原料、产品、釜液）以及测量、控制仪表等组成。装置流程见手绘图。

装置规格介绍：筛板精馏塔内径68mm，共7块塔板，其中精馏段5块，提馏段2块；精馏段塔板间距150mm，提馏段塔板间距180mm；筛孔孔径1.5m，正三角形排列，孔间距4.5mm，开孔数104个。装置采用电加热，塔釜内有3支额定功率为3kW的螺旋管加热器。

三、实验原理

1．在板式精馏塔中，偏离平衡的汽液两相在塔板上进行传质、传热，当离开该板的汽、液两相组成平衡、温度相同时，则此板称为理论板。

实际操作中，由于塔板上的汽、液两相接触时间有限及相间返混等因素影响，使汽、液两相尚未达到平衡即离开塔板。即一块实际塔板的分离效果达不到一块理论板的作用，因此精馏塔所需的实际板数比理论板数多。

2．全回流操作时的全塔效率ET的测定

全塔效率（总板效率）ET

ET=NT?

NP—为完成一定分离任务所需的实际板数，本装置N

在全回流操作中，操作线在x-y图上为对角线。根据实验中所测定的塔顶组成xD、塔底组成xW（均为摩尔百分数）在操作线和平衡线间作梯级，即可得到理论板数NT

3.部分回流时全塔效率ET’的测定

3.1精馏段操作线方程为：

y

式中：R—回流比；

xD—塔顶产品的组成，摩尔百分数。

实验中回流量由回流转自流量计测量，但由于实验操作中一般作冷液回流，所以实际操作回流量应作如下修正：

L=L

式中；L0—回流转子流量计上的读数值，ml/min；

L—实际回流量，ml/min；

tD—塔顶液相温度，℃；

tR—回流液温度，℃；

CpD——塔顶回流液在平均温度（t

rD——塔顶回流液组成下的汽化潜热，kJ/kg。

产品量D可由产品转子流量计测量。由于产品量D与回流量L的组成和温度相同，故回流比R可直接用两者的比值来得到。

R=L

式中：D—产品转子流量计上的读数值，ml/min。

实验中根据塔顶取样可得塔顶组成xD，并测量回流和产品转子流量计读数L0和D以及回流温度tR和塔顶液相温度tD，再查附表可得CPD、rD，代入即可以得到精馏段操作线方程。

3.2进料q线方程为：

y=q

式中：q—进料的液相分率；

xF—进料液的组成，摩尔百分数；

且：q=1kmol进料变为饱和蒸汽所需的热量

式中：ts—进料液的泡点温度，℃；

tF—进料液的温度，℃；

CpF—进料液在平均温度（t

rF—进料液组成下的汽化潜热，kJ/kg。

实验中根据进料液取样可得到xF，并测量其进料温度tF，再查附表得到ts、tF、CpF，代入就可以得到q，进而得到q线方程。

3.3理论板数的求取

根据上述得到的精馏段操作线方程和q线方程，以及测量得到的塔顶组成xD、塔底组成xW和进料组成xF，就可以在x-y图上作出精馏段操作线、q线和提馏段操作线，然后用x-y图解法即可得到理论板数NT，代入(1)式即可得到全塔效率ET。

四、实验步骤

1.全回流操作：关闭进、出料阀门，全开冷凝器顶部排气阀，稍开冷凝冷却水阀门，将回流和产品流量计开为最大。待灵敏板温度稳定后，分别取塔顶液和塔釜液两个样品，并读取回流液流量，再分别读取各个温度计温度读数。用比重法测定塔顶液和塔釜液的组成度。

2.部分回流操作：打开进料阀门，调节转子流量计读数为200ml/min左右，调节产品转子流量计，使回流比保持在3~5。通过对釜液转子流量计得调整，使塔釜液位计的液位保持恒定。等待釜液液面恒定以及灵敏板温度逐渐稳定后，记录温度计的温度，记录进料、馏出液、釜液流量计读数，测定组成。

3.实验结束：先关闭进料、产品和釜液得流量调节阀，再将调压器旋钮调至零位，关总电源开关切断电源，等待酒精蒸气完全冷凝后，再关闭冷却水，并做好整洁工作。

五、实验数据记录及处理

1.原始数据记录表

见附加图

2.全回流时全塔效率ET计算：

利用图解法，在乙醇-水相图上作图如下。

由图可得：所需理论板数NT=6.92

所以全塔效率为：