九透明膜精馏塔的操作与塔效率的测定

1、实验八 透明膜精馏塔的操作与塔效率的测定一、实验目的：1、了解精馏塔系统的结构和操作方法。2、学会识别精馏塔内出现的几种操作状态，并分析这些操作状态对塔 性能的影响。3、学习精馏塔性能参数的测量方法。二、实验内容：1、观察冷模塔内各种正常和不正常的操作状况。2、在全回流的实验条件下，测定塔的总板效率。3、在一定回流比的实验条件下，测定塔的总板效率。三、实验原理：对于二元物系，如已知其气液平衡数据，则根据精馏塔的原料液组成，进料热状态，操作回流比及塔顶馏出液的组成，塔底釜液组成可以求的该塔的理论板层数 Nt）那么，板式塔的总板效率 Et（又称全塔效率），是指达到指 定分离效果所需理论板层数 Nt

2、与实际板层数N p的比值。(1)ET =吐 100%Np精馏塔理论板数的确定在本实验中采用图解法中的直角梯级法。该法 是在直角坐标纸上给出待分离的双组分混合物的Y X平衡曲线，并作出对角法，然后再作出精馏段的操作线和提馏段的操作线，最后在操作线和平衡线之间作直角梯级，每一个直角梯级代表一个理论板。精馏塔精馏段的操作线方程为,XdR 1R代表回流比，Xd代表塔顶馏出液组成。在全回流条件下，R=则操作线方程变为Y=X（3）精馏塔提馏段的操作线由精馏塔q线方程（或称进料方程）来确定。其q线方程为：Y X-q -1 q -1Xf代表进料液组成q的计算式可写成q代表进料热状况参数，当进料为冷液体时,Cp

3、m (tBP - tF)rmq 二(5)rm式中，tF-进料温度Ct-进料的泡点温度cCpm-进料液体在平均温度(tF十tBP)/2下的比热，KJ/(Kmol C )Rm-进料液体在其组成和泡点温度下的汽化潜热KJ/Kmolpm= Cp1M1X1Cp2M2X2rm = nM 1 Xr r2 M 2 X 2式中：CP1、CP2分别为纯组分1和纯组分2在平均温度(tF十tBP)/2下的比热,KJ/(Kg C )ri、2分别为纯组分1和纯组分2在泡点温度下的汽化潜热，KJ/kgMi、M2分别为纯组分1和纯组分2的kmol质量，kg/KmolXi、X2 分别为组分1和组分2在 进料中的mol分率。四、

4、实验装置及物料1、透明膜精馏实验流程示意图取样口 冷凝器-H2、设备结构及尺寸1）主体设备：再沸器和塔体是由透明膜加热管制成，塔体直径中50X2mm，高度800mm，板间距64mm，板数7块，筛板型孔径 1.6mn, 降液管 8XI.5圆形管，塔釜直径 100X2，高度300m，不锈钢制，塔顶 冷凝器直径 70X2,高度300mm，玻璃制。2）设备操作参数（仅供参考）序 号名称数据范 围说明1塔釜加热电压（V）90110用调压器调压，指示的功 率约为实际功率的1/22/3电流（A）3.03.52塔身保温电压（V）40 左右电流（A）0.20.43回流比R全回流OOR值可以任意调节部分回流44塔

5、顶温度（c）78 825操作稳定时间（min）25 30正常操作稳定时间各操作 参数值维持不变3、物系是乙醇一正丙醇（要求化学或分析纯）乙醇-正丙醇与温度的txy关系t c97.93.92.91.88.86.84.84.86.80.78.6085666032259813065938X00.10.10.20.30.40.50.60.60.81.0268810586146006344Y0：0.2：0.3：0.30.50.60.710.70.70.91.040184950501609914（均以乙醇摩尔分率表示，X-液相，Y-气相）料液浓度：15-25%（乙醇质量百分数）其浓度分析用阿贝折光仪，其折

6、光指数与溶液浓度的关系见下表，见下页。对30C下质量分率与析光计读数之间关系也可按下列回归式计算：W=58.844116 一 42.61325nD其中W为乙醇的质量分率，nD为析光计读数（折光指数）由质量分率求 摩尔分率（Xa）：XaWA/MAW (1 -Wa)M a Mb乙醇 质量 浓度00.050520.099850.19740.295 00.39770.49700.599025 c1.3821.3811.3791.3771.3751.3731.3701.3680757000530 cp.380M.3791.3781.3751.3751.3711.3691.3668964952035 c1

7、.3791.3771.3761.3741.3711.3691.3671.36500520920浓度：0.644：0.7100.7980.8440.9060.950 :1.000（51 1324925 c1.3661.3651.3641.3621.3611.3601.358780886930 cpl.3651.3641.3621.3601.3591.3581.357700734435 c1.3631.3621.3601.3591.3571.3651.3554000331其中，乙醇分子量Ma=46，正丙醇分子量 Mb=6015-25%（乙醇质量百分数）其浓度分析用阿贝折光仪，其折光指数与溶液浓度的

8、关系表五、实验操作及方法：1、实验前准备工作，1）将阿贝析光仪配套的超级恒温水浴调整。运行到所需要的温度（30 c）,并记录。2）配制一定浓度的乙醇一一正丙醇混合液，倒入高位瓶。1 13）打开进料转子流量计阀门，向再沸器加料到汽液分离器的 咼32度（或向精馏釜加料到指定的高度）为止。2、全回流操作，向塔顶冷凝器通入冷却水，接通加热电源对再沸器进行缓慢加热（每15分钟开压30 一 40V），等再沸器内液体开始沸腾时塔体保温电路接通，（保温电压以壁面刚好不出现凝液为宜，整个过程申保温电压保持不变），再缓慢地提高再沸器的加热电压，注意观察塔内气液接触状况，当塔内出现液泛现象时，适当地降低再沸器的加热

9、电压使塔内维持正常操作状态。当操作稳定时（塔顶温度保持恒定）。记录加热电压，塔顶温度等数据，并用注射器分 别在塔顶、塔底同时取样，并用阿贝析光仪测量样品浓度，测定全回流下X D、X W°3、部分回流操作向塔底冷却器通入冷却水、调节进料转子流量计阀，以2 一 3L/h的流量向塔内加料，用回流比控制调节回流比为4,用塔顶产品接收器收集馏出液。塔釜产品由溢流管到中间贮液罐，然后经过冷却器，自动出料管出料， 实验中利用这自由溢流装置维持再沸器液面高度稳定，以达到物料平衡，待操作达到稳定后，记录加热电压，塔顶温度等有关数据，并分别在塔顶、塔 底、进料同时取样测定，测定部分回流下，Xd、Xw、X,f，记录原料温度。4、实验结束后停止加热，进料，关闭冷却水，一切复原。六、注意事项：1、本实验过程中，要特别注意安全，严禁直接接触透明膜加热管，以 免发生触电事故。2 、小型玻璃塔实验设备全部由玻璃制成，在加热时应注意加热不要过快，以免玻璃发生炸裂。3 、开车时应先供冷凝器的冷却水，再向塔釜加热，停车时则反之。七、报告内容：1 、计算全回流条件下的总板效率。2 、计算回流比等于4的实验条件下的总板效率。3 、利用本实验的数据，讨论回流比对精馏塔顶产品的质量的影响。八、思考题：1 、总板效率和单板效率会不会超过100 % ?为什么？2 、阿