化工原理精馏实验

1、回流比对精馏塔理论板数及组成影响的论述教 学 院石油化工学院学生姓名孙博学生学号1310111314指导教师张振坤吉林化工学院回流比对精馏塔理论板数及组成影响的论述孙博(吉林化工学院，化工1303,1310111314)摘要：本实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，从而得到全回流时的全塔效率及单板效率。通过实验，了解精馏塔工作原理。 关键词：精馏，图解法，理论板数，全塔效率，单板效率。前言：料液自塔的中部某适当位置加入塔内，塔顶设有冷凝器将塔顶蒸汽冷凝为液体。冷凝液的一部分回入塔顶，称为回流液，

2、其余作为塔顶产品连续排出。在塔内上部分上升蒸汽和回流液体之间进行作逆流接触和物质传递。塔底部装有再沸器以加热液体产生蒸汽，蒸汽沿塔上升，与下降的液体逆流接触并进行物质传递，塔底连续排出部分作为塔底产品。一个完整的精馏塔应包括精馏段和提留段，这样的塔内可将一个双组分混合物连续地、高纯度地分离为轻、重两组分。1. 实验1.1 实验装置精馏塔共有8块塔板，塔内径为50mm，板间距为80mm，溢流管截面积为80mm2，溢流堰高为12mm，底隙高度为5mm，每块塔板上开有直径为1.5mm的小孔，正三角形排列，孔间距为6mm。除7、8板外，每块塔板上都有液相取样口。为了便于观察塔板上的气液接触状况，在7与

3、8板间设有一节玻璃视盅。蒸馏釜的尺寸108×4×400mm，装有液面计、电加热棒（加热面积为0.05m2,功率为1500W）、控温电热棒（200W）、温度计接口、测压口和取样口，分别用于观测釜内液面高度、控制电加热量、测量釜温、测量塔板压降和塔釜液相取样。塔顶冷凝器为一蛇管式换热器，换热面积为0.06m2，管外走蒸汽，管内走冷却水。回流分配器由玻璃制成，两个出口管分别用于回流和采出，引流棒为一根4mm的玻璃棒，内部装有铁芯，可在控制器的作用下实现引流。此回流分配器既可通过控制器实现手动控制回流比，也可通过计算机实现自动控制。1.2 流程和操作1、配料罐 2、循环泵 3、进料

4、罐 4、进料泵 5、塔釜冷凝器 6、型管 7、塔釜加热器 8、视盅 9、旁路阀 10、进料流量计 11、回流比分配器 12、塔顶冷凝器精馏塔共有8块塔板，塔内径为50mm，板间距为80mm，溢流管截面积为80mm2，溢流堰高为12mm，底隙高度为5mm，每块塔板上开有直径为1.5mm的小孔，正三角形排列，孔间距为6mm。除7、8板外，每块塔板上都有液相取样口。为了便于观察塔板上的气液接触状况，在7与8板间设有一节玻璃视盅。蒸馏釜的尺寸108×4×400mm，装有液面计、电加热棒（加热面积为0.05m2,功率为1500W）、控温电热棒（200W）、温度计接口、测压口和取样口，

5、分别用于观测釜内液面高度、控制电加热量、测量釜温、测量塔板压降和塔釜液相取样。塔顶冷凝器为一蛇管式换热器，换热面积为0.06m2，管外走蒸汽，管内走冷却水。实验操作过程如下：1）配料。在配料罐中配制乙醇体积分率为20的乙醇、丙醇溶液，启动循环泵搅匀并打入进料罐中。2）进料。开启进料泵，调节旁路阀、进料口阀门、进料流量计阀门等，向塔内进料至液位计高度4/5左右。3）全回流操作。先开塔顶放空阀门，然后按下塔釜加热器“手动加热”绿色按钮，调节加热电压至100V，或选择“自动加热”模式，打开冷却水，有回流后根据汽液接触状况对电压适当调整；约20分钟稳定后塔顶、塔釜及相邻两块塔板取样分析数据。4）部分回

6、流操作。开进料泵、进料罐阀门及塔中进料口阀门，调整进料量为30ml/min，设置回流比为相应的数值34，开塔釜出料阀门及型管阀门，调整合适的加热电压，稳定20分钟后塔顶、塔釜取样分析。5）切换为“手动加热”模式，手调改变加热电压，观察液泛和漏液现象。6）实验完毕后停泵，关塔顶放空阀门，关进料罐阀门，关塔中进料口阀门，最后关冷却水。1.3 注意事项1）用电脑控制时，塔釜加热采用“自动加热”模式，“塔釜温控”、“回流比”等可通过数据采集界面在电脑前修改。2）为保证精馏塔的常压操作，塔顶放空阀在设备运行时一定要打开；3）塔釜加热启动后，及时接通冷却水；4）操作时，塔釜液位不要低于液位计1/3，以免烧

7、坏加热器；5）取样时，针头不拔出，只动针管，以免损伤氟橡胶垫而漏液；6）阿贝折光仪的使用。1.4 实验药品及技术指标无水乙醇：分子式：CH3CH2OH相对分子质量：46.07相对分子质量：60.10乙醇的质量分数(CH3CH2OH)/%········99.7 密度(20)/(g/ml)··········0.789-0.791与水混合试验······

8、83;·········合格蒸发残渣的质量分数/%···········0.001酸度(以H+计)/(mmol/100g)·········0.04碱度(以OH-计)/(mmol/100g)·········0.01水分

9、的质量分数/%··············0.3甲醇(CH3OH)的质量分数/%··········0.05 异丙醇(CH3)2CHOH的质量分数········0.01羰基化合物(以CO计)的质量分数······0.0

10、03易炭化物质·················合格还原高锰酸钾物质(以O计)的质量分数···0.00025产址：天津市西青开发区辛口工业园正丙醇：示性式：CH3CH2CH2OH相对分子质量：60.10CH3CH2CH2OH含量不少于············99.8%色度(Pt-

11、Co)不大于···············5沸程()··················96-98比重··············

12、······0.804水分最高含量(%)···············0.1碳最高含量(%)···············0.003碱最高含量(%)·······

13、3;·······0.001产址：天津市凯信化学工业有限公司2. 结果及讨论2.1 总板效率式中： N 理论板数 Ne实际板数2.2 单板效率式中： Eml以液相浓度表示的单板效率；xn,xn-1第n块板和第n-1块板液相浓度；xn* 与第n块板气相浓度相平衡的液相浓度。2.3 数据处理部分回流原始数据表 （进料量30ml/min，D、W根据物料衡算获得）进料组成nd进料温度/加热电压/V回流比（稳定后）折光率塔顶温度/塔釜温度/全塔压降/kPand，顶nd，釜0.2513.311631.36951.380583.892.3

14、1.550.2513.411941.36731.381386.293.81.700.2513.711851.36581.382088.195.21.86图解法求理论塔板数NT精馏段的操作线方程为：yn+1= xn+加料线(q线)方程为： y=x-， 其中q=1+式中R-回流比 Xn-下降液相组成 Yn-上升气相组成 q-进料热状况参数将原始数据处理后带入上式即可绘出下图根据公式：W=54.0664-39.0625nd得出下表质量分数W折光率nd参数a参数b11.200054.0664-39.062501.3795实验结果如下表所示回流比馏出液组成釜液组成折光率nd质量分数Xm折光率nd质量分数Xm31.36950.57031.38050.140641.36730.65621.38130.109451.36580.71481.3820.08202.4 结果讨论在精馏塔中如果进料量，温度，压力不变，改变回流比对馏出物影响是回流比增大，则馏出物质量分数也将增大。即在可控范围内回流比越大，馏出物浓度越大。参考文献：1张英杰，巩冠群.化工原理重点和难点精馏操作原理微课程的设计与制作J.山东化工，2014，