化工原理筛板塔精馏实验报告_第1页
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文档简介

1、真诚为您提供优质参考资料,若有不当之处,请指正。筛板塔精馏实验一实验目的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。二基本原理1全塔效率et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:et=nt-1npnt完成一定分离任务所需的理论塔板数,包括蒸馏釜;np完成一定分离任务所需的实际塔板数,本装置np10。2图解法求理论塔板数nt以回流比r写成的精馏段操作线方程如下:yn+1=rr+1xn+1r+1

2、xdyn+1精馏段第n+1块塔板上升的蒸汽组成,摩尔分数;xn精馏段第n块塔板下流的液体组成,摩尔分数;xd塔顶溜出液的液体组成,摩尔分数;r泡点回流下的回流比。提馏段操作线方程如下:ym+1=l'l'-wxm-wl'-wxwym+1提馏段第m+1块塔板上升的蒸汽组成,摩尔分数;xm提馏段第m块塔板下流的液体组成,摩尔分数;xw塔底釜液的液体组成,摩尔分数;l'提馏段内下流的液体量,kmol/s;w釜液流量,kmol/s。加料线(q线)方程可表示为:y=qq-1x-xfq-1其中,q=1+cpf(ts-tf)rfq进料热状况参数;rf进料液组成下的汽化潜热,kj

3、/kmol;ts进料液的泡点温度,;tf进料液温度,;cpf进料液在平均温度 (ts tf ) /2 下的比热容,kj/(kmol);xf进料液组成,摩尔分数。(1)全回流操作在精馏全回流操作时,操作线在yx图上为对角线,如图1所示,根据塔顶、塔釜的组成在操作线和平衡线间作梯级,即可得到理论塔板数。图1 全回流时理论塔板数确定(2)部分回流操作部分回流操作时,如图2,图解法的主要步骤为:a.根据物系和操作压力画出相平衡曲线,并画出对角线作为辅助线;b.在对角线上定出a点(xd,xd)、f点(xf,xf)和b点(xw,xw);c.在y轴上定出ycxd/(r+1)的点c,连接a、c作出精馏段操作线

4、;d.由进料热状况求出q,过点f作出斜率为q/(q-1)的q线交精馏段操作线于点d,连接点d、b作出提馏段操作线;e.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;g.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。图2 部分回流时理论板数的确定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

5、液转子流量计流入釜液贮罐。三实验步骤实验主要操作步骤如下:1全回流(1)在贮罐中配制浓度21%(体积百分比)的料液,以泵混合均匀。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。(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,分别取适量塔顶液(浓度xd)和塔釜液(浓度xw),待其冷却至室温后,以密度计测量其体积百分比。2部分回流(1)在储料罐中配制一定浓度为21%的乙醇水溶液。(2)待

6、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为3。(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,即如全回流第4步取样测定体积百分比。四实验结果1.实验记录数据如表1:表1 实验数据全回流部分回流塔顶温度/77.677.7塔底温度/91.791.9进料液温度/3434入口进料流量/(m³/h)11.011.0入口进料液浓度/%21xf=0.094221xf=0.0942塔顶出口流量/(m³/h)1塔顶回流流量/(m³/h)3塔顶产物 质量浓度/%95xd=0.884

7、93.5xd=0.849塔底产物质量浓度/%13xw=0.055212xw=0.05082全回流操作全回流图见图3图3 全回流示意图图中阶梯数为12,即全回流理论塔板数nt=12-1=11。而实际塔板数np=16。故全塔效率e0=ntnp×100%=68.75%3.部分回流回流比r=3时,部分回流图见图4图4 部分回流图图中阶梯数为13,即部分回流理论塔板数nt=13-1=12。而实际塔板数np=16。故全塔效率e0=ntnp×100%=75%。五. 分析讨论1. 由上面全回流图和部分回流图可以看出,实验测得的塔板效率偏低(通过和其它组同学实验对比),原因可能是直接把体积分数当做质量分数计算引进的误差;还有取出的馏分未充分冷却便测量体积分数;密度计测

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