化工原理实验-精馏

1、板式精馏塔的操作与塔效率的测定 一、试验目的 1 熟识板式塔的结构与精馏流程；2 理论联系实际,把握精馏塔的操作；3 学会精馏塔塔效率的测定方法；二、根本原理 1二元精馏过程的质量指标和操作变量 精馏塔的进料通常是前一工序或另一精馏塔的出料,为简化争论,认为它稳固不变；二元精馏过程的质量指标是塔顶塔釜的轻组分含量x 和x ；主要操作变量是塔顶采出率D和塔釜加热量Qh；2维护连续精馏过程稳固操作的条件 1 依据进料量与组成、产品的别离要求,严格维护 物料平稳；1总物料平稳：塔的总进料量应恒等于总出料量；即 F = D + W 当进料量大于出料量时,会引起淹塔；相反,出料量 大于进料量时,会引起塔

2、釜干料,最终都将破坏精馏DOC. 塔的正常操作；2 各组分的物料平稳：在满意总物料平稳的情形 下,应同时满意轻组分物料平稳；即FxfDxdWxw由上述二式可知：为获得合格产品,必需保证肯定 的塔顶、塔釜采出率：Dxfx w和W1DFx dx wFF实际操作中,塔釜采出率 来操作,而塔顶采出率 标；W一般是依据塔釜液位的上下 D的大小那么直接影响着质量指2精馏塔应有足够的别离才能；在塔板数肯定的情形下,正常的精馏操作要有足够的回流比, 才能保证肯定的别离成效,得到合格的产品；而回流比的大小是由塔内热量衡算所打算,其中,塔釜 加热量 Qh是个非常重要的操作变量；3精馏塔操作时,塔内应有正常的气液负

3、荷量,防 止发生以下不正常的操作状况：1 严峻的液沫夹带现象 上升气流将塔板上的液体的一局部带至上层塔板,这种现象称为液沫夹带；液沫夹带是一种与液体主流方DOC. 向相反的流淌,属返混现象,将使板效率降低；液流量 肯定时,气速过大将引起大量的液沫夹带,严峻时仍会 发生夹带液泛,破坏塔的正常操作；2 严峻的漏液现象 精馏塔内,液体与气体在塔板上应进展错流接触,但是当气速较小时,局部液体会从塔板开孔处直接漏 下；这种液漏现象使气、液两相不能充分接触；严峻的 液漏将使塔板上不能持液而无法正常操作；3溢流液泛 因受降液管通过才能的限制而引起的液泛称溢流 液泛；结构肯定的精馏塔,随着汽液负荷的增大,或塔

4、内某塔板的降液管有堵塞现象时,降液管内清液高度将不断增加, 当降液管内液面升至溢流堰板上缘时,降液管内的液体流量为其极限通过才能,假设液体流量超过此极限值后,板上开头积液,引起溢流液泛,最终会使 全塔布满液体,破坏塔的正常操作；3如何判定塔内稳固操作的条件是否满意1灵敏板温度 对于物料不平稳和别离才能不够所造成的产品不 合格现象,早期可通过灵敏板温度的变化得到猜测,与DOC. 时实行相应的措施以保证产品的合格；图a是物料不平衡时 采出率太大 时,全塔温度 2分布的变化情形；图 b是别离才能不够时 回流比减小 时,全塔温度分布的变化情形；比拟图 a和图 b可以看出,采出率太大或回流比太小时,灵敏

5、板的温度均上升,但前者温度的上升是突跃式的,而后者那么是缓慢式的；同时,前者塔顶和塔釜的质量指标中有一个是合格的,而后者那么两个质量指标都不合格；据此特点可判别造成产品不合格的原 因,并作相应的调整；Dxfx w a.Fxdx w时b. 回流比减小时2塔釜压强 塔釜压强集中反映了塔内压力和气液负荷的情形；对 常压塔而言,那么反映了塔内气液负荷的情形,主要是塔 板上的持液情形和上升蒸汽通过塔板的流淌阻力；当塔釜DOC. 压强明显低于正常 X围时,塔内可能显现了“ 漏液； 而当 塔釜压强明显高于正常 X围时,塔内可能显现了“ 严峻液沫 夹带或“ 溢流液泛；4几种典型不正常现象的处理方法1由于物料不

6、平稳而引起的不正常现象与调剂方法 在操作过程中,要求维护总物料平稳是比拟简单 的,即FD+W；但要求在组分的物料平稳条件下操作那 么比拟困难,有时过程往往处于不平稳的条件,即：DxddFxffWxww为例,在此情形下操作,显而易见,随以DxFxWx着过程的进展, 塔内轻组分大量流失,而重组分那么逐步积存,使操作过程日趋恶化；其外观表现是：塔釜温度合格而塔顶温度逐步上升,塔顶产品不合格而塔釜产品合格；造成的缘由有：a塔顶采出率D过大； b进料量或进料中轻组分含量下降；处理方法为： 假设因塔顶产品采出比例不当造成此现象时,可采纳不变塔釜加热蒸量,减小塔顶采出,加大塔釜出料和进料量,使过程在DxdF

7、xfWxw下操作一段时间,以补充塔内的轻组重量； 待塔顶温度逐步下降至规定值时,再调剂操作参数使过程在下操作；如系进料组成变化,但变化不大而DOC. 造成此现象时,调剂方法同上；假设组成变化较大时,那么需要调剂进料的位置,甚至转变回流量； 2由于 别离才能不够引起产品不合格的现象与调剂 方法别离才能不够引起产品不合格,其表现为塔顶温度上升,塔釜温度降低,塔顶、塔底产品都不符合要求；实行的措施： 一般可通过加大回流比来调剂；但必需注意,假设在塔的进料量与其组成不变、同时又规定了塔顶、塔底产品的质量要求,那么依据物料衡算,塔顶和 塔底产品的量 亦已确定；因此,增加回流比并不意味着产品采出率 D 的

8、削减,加大回流比的措施只能是增加上升蒸汽量即增加塔釜加热速率,同时也增加了塔顶的冷凝量；这是以能耗为代价的；此外须留意,随着回流比的增大,塔内 上升蒸汽量有可能超过塔内答应的汽液负荷 X围,简单发生严峻的液沫夹带或其他不正常现象；目地增加回流比；5塔效率因此, 不能盲对板式精馏塔,一般以板效率来概括塔板上汽液接 触的状况和各种非抱负流淌对精馏过程的影响；塔板效DOC. 率的定义有：点效率、默佛里板效率和全塔效率；全塔效率是板式塔别离性能的综合度量,它不仅与 影响点效率、板效率的各种因素有关,而且仍把板效率 随组成等的变化也包括在内；因此,全塔效率综合了塔 板结构、物理性质、操作变量等诸因素对塔

9、别离才能的 影响；对于一个新物系,一般需由试验来测定；全塔效率的定义为：N T N 式中 , N 、 N 分别表示达到某一别离要求所需的理 论板数和实际板数；全塔效率一般可在全回流操作时 来测定；当塔釜再沸器作为一个理论级处理时,上式分子项理论板数 N 中须减去 1；三、试验内容 1 全回流操作,并测定全塔效率；2 对15-20%v的水和乙醇混合液进展精馏别离,以达到塔顶馏出液乙醇浓度大于93%v ,塔釜残液乙醇浓度小于3%v ；并在规定时间内完成500m1的塔顶采出量；四、试验装置DOC. 精馏装置由板式精馏塔主体 包括塔釜、 塔身和塔顶冷凝器 、加料系统,产品贮槽与测量外表所组成；本精馏装

10、置所采纳的精馏塔为筛板塔,塔内径为 50mm,塔板 15块,板间距为 100mm,开孔率 4-6%、降液管管径 14*2 ；塔釜以2支1kW的电加热棒进展加热,其中一支是常加热,而另一支通过自耦变压器可在01kWX围内调剂；塔顶为盘管式冷凝器,上升蒸汽在盘管外冷凝,冷凝液流至安排 器储槽,一局部回流至塔内,一局部作为产品输出；料 液由泵输送,经转子流量计计量后参与塔内；五、试验操作原那么 1预先配制 或检查 塔釜内和料液槽内的水- 酒精溶液的组成；一般塔釜内溶液组成,约为5% v,并达到预定的液位高度太低可能使加热棒干烧,太高将 影 响 釜 液 的 沸 腾 空 间 ； 料 液 槽 内 的 组 成 一 般 为15-20% v；2先开启塔顶冷凝器的冷却水阀,并检查塔顶冷凝器上的通大气阀是否打开；再开启塔釜电加热器,当釜液预热至沸腾后要留意掌握加热量；3进展全回流操作, 建立板上稳固汽液两相接触；取样分析x 和x