筛板精馏塔及塔板效率原理解析
筛板塔精馏过程实验
化工原理实验报告学院：专业：班级：
式（8－8）只适用于泡点下回流时的情况，而实际操作时为了保证上升气流能完全冷凝，冷却水量一般都比较大，回流液温度往往低于泡点温度，即冷液回流。
如图8－2所示，从全凝器出来的温度为、流量为的液体回流进入塔顶第一块板，由于回流温度低于第一块塔板上的液相温度，离开第一块塔板的一部分上升蒸汽将被冷凝成液体，这样，塔内的实际流量将大于塔外回流量。
图8－2塔顶回流示意图
对第一块板作物料、热量衡算：
（8－9）
（8－10）
对式（8－9）、式（8－10）整理、化简后，近似可得：
（8－11）
即实际回流比：（8－12）
R1 （8－13）
式中，、－离开第1、2块板的气相摩尔流量，kmol/s；
－塔内实际液流量，kmol/s；
R
t L
112
V L V L
+=+
111122
V L V L
V I L I V I LI
+=+
1
1
()
[1]
p L R
c t t
L L
r
-
≈+
1
1
L
R
D
=
1
()
[1]
p L R
c t t
L
r
D
-
+
=
1
V
2
V
1
L
、、、－指对应、、、下的焓值，kJ/kmol；
－回流液组成下的汽化潜热，kJ/kmol；
－回流液在与平均温度下的平均比热容，kJ/（kmol℃）。
（1）全回流操作
在精馏全回流操作时，操作线在y－x图上为对角线，如图8－3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8－3 全回流时理论板数的确定
（2）部分回流操作
部分回流操作时，如图8－4，图解法的主要步骤为：
A.根据物系和操作压力在y－x图上作出相平衡曲线，并画出对角线作为辅助线；
化工原理实验报告_塔板效率(技术部)
筛板精馏塔塔板效率的测定
一、实验目的
了解精馏塔的构造 熟悉精馏工艺流程 掌握精镏塔操作方法
测定部分回流状况下的全塔效率 二、实验原理
全回流状况下单板效率
对第板而言，按气相组成变化表示的单板效率为
1
*
1++--=
n n n n MV y y y y E （）
式中 1+n y —— 由第块板上升至第块板的气相组成
n y —— 由第块板上升至第块板的气相组成
*
n y ——与离开第块板的液相n x 成平衡的气相组成
全回流时∞ ，操作线与对角线重合。因此有：n n x y =+1
1-=n n x y
（）式可写成
n
n n n MV x y x x E --=
-*
1 （）
这时，欲测定第块塔板的单板效率，只要测取该板（板）及其上一板（板）的液相组成
n x 和1-n x 值。由n x 值根据平衡曲线找出*
n y ，再代入（）式即可求出该板的单板效率。
全塔效率
全塔板效率又称总板效率。可表示为
N
N E T T =
式中：T E ——全塔效率
T N ——理论板数（不包括蒸馏釜）
——实际板数（不包括蒸馏釜）
对于二元物系已知气液平衡数据，可根据馏出液组成D x ，料液组成F x ，残液组成W x ，
回流比，进料温度F t 可求得理论板数T N 。 三、实验装置流程
. 流程图
图, 精馏实验装置流程图
. 主要技术数据 塔内径：φ80mm
实际塔板数。块（不包括蒸馏釜 ） 板间距：100mm 加料板位置： 孔径：φ2mm 开孔率：
再沸器加热功率：
塔顶冷凝器面积（双程列管式）㎡ 其中，，，塔为自动数据采集和控制 ，采用蒸汽加热 四 实验步骤
筛板精馏塔实验报告
筛板精馏塔实验报告
筛板精馏塔实验报告
一、实验目的
本次实验旨在通过实验来研究筛板精馏塔的性能，以及塔板分布对精馏塔性能的影响，探究在精馏塔工作过程中塔板分配优化的方法，并对精馏反应器的运行状况进行监控，以提高精馏工艺的性能。
二、实验原理
筛板精馏塔是一种利用分层析离塔板之间的气液混合层，将混合物的不同组分进行分离的反应器，它由塔底及塔顶，中部为多个塔板并组成的精馏塔组成。塔板之间混合物的组成均匀性是决定精馏塔效率的关键，只有落到塔板定义的平行夹层内，混合物的流动特性才能发挥出最佳组成,它的工作原理是通过气体的上升作用，将重液要从
上层分离到由塔板组成的下层，将轻液从下层分离到由塔板组成的上层。
三、实验装置
实验装置是一台筛板精馏塔，采用了抽气泵，进料管，出料管，气阀，液位指示器，温度计，排气管，流量计等控制等元件。
四、实验方法
试验过程也就是把不同物理性质的混合物投入到筛板精馏塔，然后通过控制气体，液位，温度等参数来进行分离，最终得到混合物的上层液和下层液，测量混合液的组成，以计算出精馏塔的性能，并研究塔板分配对精馏塔性能的影响。
五、实验结果
实验结果显示，改变塔板的分布可以显著改善精馏塔的性能，在塔板的分布优化的情况下，精馏塔的产液量显著提高，且精馏塔的分离效果有明显改善。
六、结论
实验表明，塔板分布对精馏塔的性能有着至关重要的作用，合理的塔板分布可以有效地提高精馏塔的分离效率，达到延长精馏反应器的使用寿命和提高产液量的目的。
实验6 筛板精馏塔理论板层数及塔效率的测定
来源
温度������, ℃ 酒度计示值 ������, %，20℃
������, %
原料液
24
23
21.6
17.9
塔顶产品
25
94
92.8
89.7
塔釜液
26
3
2.1
1.62
������������
=
������������ ⁄������������
������������ ⁄������������ + (1 − ������������)⁄������������
������������⁄������������
������������⁄������������ + (100 −
������������ )⁄������������
������������
=
������������⁄������������
������������⁄������������ + (100 −
=
17.9⁄46
17.9⁄46 + (100 −
17.9)⁄18
=
0.0786
������������
=
������������⁄������������
������������⁄������������ + (100 −
化工原理筛板塔精馏实验报告
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E T
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：
E T=N T−1 N P
N T——完成一定分离任务所需的理论塔板数,包括蒸馏釜；N P——完成一定分离任务所需的实际塔板数,本装置N P＝10; 2．图解法求理论塔板数N T
以回流比R写成的精馏段操作线方程如下：
y n+1=
R
R+1
x n+
1
R+1
x D
y n+1——精馏段第n+1块塔板上升的蒸汽组成,摩尔分数；x n——精馏段第n块塔板下流的液体组成,摩尔分数；
x D——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：
y m+1=
L′
L′−W
x m−
W
L′−W
x W
y m+1——提馏段第m+1块塔板上升的蒸汽组成,摩尔分数；x m——提馏段第m块塔板下流的液体组成,摩尔分数；
x W－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=
q
q−1
x−
x F
q−1
其中,
q=1+c pF(t S−t F)
r F
q——进料热状况参数；
r F——进料液组成下的汽化潜热,kJ/kmol；
t S——进料液的泡点温度,℃；
t F——进料液温度,℃；
筛板式精馏塔的操作以及塔板效率的测定
实验报告要求
1、实验报告内容:
实验目的、实验原理、实验流程、
实验操作步骤与实验现象、 原始数据记录表、实验结果与分析讨论(表、图、讨论）
2、实验报告基本要求：
a、文字简捷、内容完整，叙述清楚、文字通顺，字迹工整、 图表清晰； b、写明所在院系、专业、班级、学号、姓名、实验时间、指 导老师与同组者姓名； c、应在规定的时间内交指导老师批阅。
实验装置流程示意图
精馏塔：筛板塔 塔径：Φ57×3 塔板数：7块 孔径：2mm 孔数: 12 板间距：100mm 堰高：10mm W
塔顶为蛇管冷凝器，冷却水走管内，料液蒸汽走管外。冷凝器上 装有取样考克。冷却水由转子流量计控制并计量后送至冷凝器。 塔釜装有液位计和2根1kw的电炉丝，用调压器控制电加热量，即 加热负荷。塔釜、塔顶温度由热电偶测定，并由控制屏上的温度 指示仪指示。塔压降可直接由U型压差计测定。
并查出酒精的重量百分含量。重复上述操作2~3次； 5、实验结束，停止加热、停冷却水，关闭放空阀，清理现场。
实验注意事项
1、开车前应认真检查塔釜料液的数量； 2、操作过程要注意调节加热量和冷却水量，保 持精馏塔的正常操作； 3、停车时先停加热系统，再停冷却水，使塔内 余气尽可能冷却下来；
实验要求
1、对15~20%的乙醇水溶液进行精馏分离，使
筛板塔精馏过程实验
化工原理实验报告学院：专业：班级：
如图8－2所示，从全凝器出来的温度为R
t
、流量为L的液体回流进入塔顶第一块板，由于回流温度低于第一块塔板上的液相温度，离开第一块塔板的一部分上升蒸汽将被冷凝成液体，这样，塔的实际流量将大于塔外回流量。
图8－2塔顶回流示意图
对第一块板作物料、热量衡算：
112
V L V L
+=+（8－9）
111122
V L V L
V I L I V I LI
+=+（8－10）
对式（8－9）、式（8－10）整理、化简后，近似可得：
1
1
()
[1]
p L R
c t t
L L
r
-
≈+
（8－11）
即实际回流比：
1
1
L
R
D
=
（8－12）
R1
1
()
[1]
p L R
c t t
L
r
D
-
+
=
（8－13）
式中，1
V
、2
V
－离开第1、2块板的气相摩尔流量，kmol/s；
1
L
－塔实际液流量，kmol/s；
1
V
I
、2V
I
、1L
I
、L
I
－指对应1
V
、2
V
、1
L
、L下的焓值，kJ/kmol；
r－回流液组成下的汽化潜热，kJ/kmol；
p
c －回流液在
1L
t 与
R
t 平均温度下的平均比热容，kJ/（kmol ℃）。
（1） 全回流操作
在精馏全回流操作时，操作线在y －x 图上为对角线，如图8－3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8－3 全回流时理论板数的确定
（2） 部分回流操作
部分回流操作时，如图8－4，图解法的主要步骤为：
A. 根据物系和操作压力在y －x 图上作出相平衡曲线，并画出对角线作为辅助线；
B. 在x 轴上定出x ＝x D 、x F 、x W 三点，依次通过这三点作垂线分别交对角线于点a 、f 、b ；
化工原理筛板塔精馏实验报告
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E T
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：
N T——完成一定分离任务所需的理论塔板数，包括蒸馏釜；
N P——完成一定分离任务所需的实际塔板数，本装置N P＝10。
2．图解法求理论塔板数N T
以回流比R写成的精馏段操作线方程如下：
y n+1——精馏段第n+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数；
x n——精馏段第n块塔板下流的液体组成，摩尔分数；
x D——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：
y m+1——提馏段第m+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数；
x m——提馏段第m块塔板下流的液体组成，摩尔分数；
x W－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：
其中，
q——进料热状况参数；
r F——进料液组成下的汽化潜热，kJ/kmol；
t S——进料液的泡点温度，℃；
t F——进料液温度，℃；
c pF——进料液在平均温度(tS − tF ) /2 下的比热容，kJ/（kmol℃）；
x F——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y－x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。
化工原理筛板塔精馏实验报告
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E T
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：
N T——完成一定分离任务所需的理论塔板数，包括蒸馏釜；
N P——完成一定分离任务所需的实际塔板数，本装置N P＝10。
2．图解法求理论塔板数N T
以回流比R写成的精馏段操作线方程如下：
y n+1——精馏段第n+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数；
x n——精馏段第n块塔板下流的液体组成，摩尔分数；
x D——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：
y m+1——提馏段第m+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数；
x m——提馏段第m块塔板下流的液体组成，摩尔分数；
x W－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：
其中，
q——进料热状况参数；
r F——进料液组成下的汽化潜热，kJ/kmol；
t S——进料液的泡点温度，℃；
t F——进料液温度，℃；
c pF——进料液在平均温度 (tS − tF ) /2 下的比热容，kJ/（kmol℃）；
x F——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y－x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。
化工原理筛板塔精馏实验报告
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E T
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：
E E=E E−1 E E
N T——完成一定分离任务所需的理论塔板数，包括蒸馏釜；N P——完成一定分离任务所需的实际塔板数，本装置N P＝10。2．图解法求理论塔板数N T
以回流比R写成的精馏段操作线方程如下：
y E
+1=
E
E+1
E E+
1
E+1
E E
y n+1——精馏段第n+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数；x n——精馏段第n块塔板下流的液体组成，摩尔分数；
x D——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：
E E+1=
E′
E′−
E E−
E
E′−
E E
y m+1——提馏段第m+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数；x m——提馏段第m块塔板下流的液体组成，摩尔分数；
x W－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：
E=E
−1
E−
E E
−1
其中，
E=1+
E EE(E E−E E)
E
q——进料热状况参数；
r F——进料液组成下的汽化潜热，kJ/kmol；
t S——进料液的泡点温度，℃；
t F——进料液温度，℃；
c pF——进料液在平均温度 (tS ? tF ) /2 下的比热容，kJ/（kmol℃）；
化工原理实验报告-筛板塔精馏操作及效率测定
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）E T
×100%
E T=N T−1
N P
式中：N T—为完成一定分离任务所需的理论板数，包括蒸馏釜；
N P—为完成一定分离任务所需的实际板数，本装置N P=7块。
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x D、塔底组成x W（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N T。
3. 部分回流时全塔效率E T’的测定
3.1 精馏段操作线方程为：
y n+1=
筛板塔的操作与塔板效率的测定实验
实验13 筛板塔的操作与塔板效率的测定实验
【引言】 低温技术是指用各种获得低温的方法使气体液化，或者使某一物体或空间达到并保持所需要的低温。低温技术的主要应用领域之一是使空气和气体混和气体通过低温液化及分离获得一定的产品。目前气体分离的方法大致分为精馏、冷凝、吸收、吸附、薄膜渗透等。精馏过程是利用各组分蒸发温度的不同将混合物分离，主要适用于被分离组分沸点相近的情况，如制氧工业中的氮和氧的分离，化工领域的水和乙醇的分离，乙醇和正丙醇、氢和重氢的分离等。
【实验目的】
1．了解玻璃精馏装置的构造和原理，学习精馏塔的使用和操作；掌握精馏塔操作的原理和步骤；
2．学习用精馏方法分离均相混和物料，对精馏过程做全塔物料平衡计算和操作过程的过程分析；
3．掌握筛板精馏塔全塔效率的测定方法；学习分析回流比对精馏产物浓度及产量的影响规律；
4．了解阿贝折射仪的基本工作原理，学会用阿贝折射仪分析测定混合物的组分。
【实验原理】
１） 精馏塔的板效率
精馏是利用液体混合物中各组分挥发性的差异，通过多次液体部分气化和蒸气部分冷凝，提纯某一组分的单元操作。目前精馏技术已比较成熟，大小规模均得到广泛应用。精馏过程在精馏塔内完成，根据精馏塔内构件不同，分为板式塔和填料塔两大类。
塔板是板式精馏塔的主要部件，是气、液两相接触传热、传质的媒介。通过塔底部的再沸腾器（空分塔中的蛇形管）对塔釜液体加热使之气化沸腾，上升的蒸汽穿过塔板上的孔道和板上的液体进行传热传质。塔顶的蒸汽精冷凝器冷凝后，部分作为产品从塔顶流走，部分冷凝液作为回流返回塔内。来自塔顶的液体自上而下经过降液管流至下层塔板口，再横向流过整个塔板，经另一侧的降液管流下。气、液两相在塔内整体呈逆流，板上呈错流，这是板式塔内气、液两相的流动特征。一种好的塔板，应具有处理量大，效率高，阻力小（压降低），结构简单等优点。
化工原理筛板塔精馏实验报告
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E T
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：
N T——完成一定分离任务所需的理论塔板数，包括蒸馏釜；
N P——完成一定分离任务所需的实际塔板数，本装置N P＝10。
2．图解法求理论塔板数N T
以回流比R写成的精馏段操作线方程如下：
y n+1——精馏段第n+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数；
x n——精馏段第n块塔板下流的液体组成，摩尔分数；
x D——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：
y m+1——提馏段第m+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数；
x m——提馏段第m块塔板下流的液体组成，摩尔分数；
x W－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：
其中，
q——进料热状况参数；
r F——进料液组成下的汽化潜热，kJ/kmol；
t S——进料液的泡点温度，℃；
t F——进料液温度，℃；
c pF——进料液在平均温度 (tS − tF ) /2 下的比热容，kJ/（kmol℃）；
x F——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y－x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。
筛板精馏实验报告
筛板精馏实验报告
篇一：化工原理筛板塔精馏实验报告
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：
NT——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NP＝10。 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——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——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：
其中，
q——进料热状况参数；
rF——进料液组成下的汽化潜热，kJ/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y－x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
化工原理筛板塔精馏实验报告
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E T
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：
N T——完成一定分离任务所需的理论塔板数，包括蒸馏釜；
N P——完成一定分离任务所需的实际塔板数，本装置N P＝10。
2．图解法求理论塔板数N T
以回流比R写成的精馏段操作线方程如下：
y n+1——精馏段第n+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数；
x n——精馏段第n块塔板下流的液体组成，摩尔分数；
x D——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：
y m+1——提馏段第m+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数；
x m——提馏段第m块塔板下流的液体组成，摩尔分数；
x W－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：
其中，
q——进料热状况参数；
r F——进料液组成下的汽化潜热，kJ/kmol；
t S——进料液的泡点温度，℃；
t F——进料液温度，℃；
c pF——进料液在平均温度 (tS − tF ) /2 下的比热容，kJ/（kmol℃）；
x F——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y－x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。
化工原理筛板塔精馏实验报告
化工原理筛板塔精馏实验报告
筛板塔精馏实验
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．自学测量精馏塔全塔效率和单板效率的实验方法，研究流入比对精馏塔拆分效率
的影响。
1．全塔效率et
全塔效率又称总板效率，就是指达至选定拆分效果所须要理论板数与实际板数的比值：
nt——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np＝10。2．图解法求理论塔板数nt
以流入比r译成的减压蒸馏段操作方式线方程如下：
yn+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。
提馏段操作方式线方程如下：
ym+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：
q——进料热状况参数；
rf——进料液组成下的汽化潜热，kj/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——进料液共
同组成，摩尔分数。（1）全系列流入操作方式
在精馏全回流操作时，操作线在y－x图上为对角线，如图1所示，根据塔顶、塔釜
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筛板精馏塔的操作及塔板效率的测定
一、实验目的
1.了解板式塔的结构与流程，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。
3.改变操作条件（回流比、加热功率等），观察塔内温度变化，从而了解回流的
作用和操作条件对精馏分离效果的影响。
二、实验原理
在板式精馏塔中，混合液在塔板上传质、传热，汽相逐板上升，液相逐板下降，层层接触，多次部分冷凝、部分汽化，在塔顶得到较纯的轻组分，塔釜得到较纯的重组分，从而实现分离。当离开塔板的汽液两相组成平衡、温度相同时，则此塔板称为理论板。然而在实际操作中，由于塔板上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。
精馏塔之所以能使液相混合物得到较完全的分离，关键在于回流的运用。从塔顶回流入塔的液体量与塔顶产品量之比称为回流比，它是精馏操作的一个重要控制参数。回流比数值的大小影响着精馏操作的分离效果与能耗，回流比可分为全回流、最小回流比和实际操作时采用的适宜回流比。全回流是一种极限情况，它不加料也不出产品。塔顶冷凝液全部回到塔内，在生产上没有意义。但是这种操作容易达到稳定，故在装置开工和科学研究中常常采用。对于一定的分离要求，减少回流比，所需理论塔板数增加，当减到某一回流比时，需要无穷多个理论板才能达到分离要求，这一回流比称为最小回流比。实际选用的适宜回流比应为最小回流比的1.2 ~ 2倍。
板效率是反映塔板性能及操作好坏的重要指标。精馏塔塔板数的计算利用图解的方法最简便。对于二元物系，若已知汽液平衡数据，则根据馏出液的组成x D、料液组成x F、釜残液组成x W及回流比R，很容易求出理论板数N T。
1.全回流操作时的全塔效率E T和单板效率E mV(n)的测定
在全回流操作时，操作线在x-y图上为对角线，根据实验中所测定的塔顶、塔底组成和在操作线和平衡线间作梯级，即可得到理论板数，然后根据装置实际
板数，由式（1）可求取全塔效率。
1100%T T P
N E N -=⨯ （1） 式中：N T —为完成一定分离任务所需的理论板数，包括蒸馏釜；
N P —为完成一定分离任务所需的实际板数，本装置N P = 7。
汽相单板效率： 1()*1n n mV n n n y y E y y ++-=- （2）
在全回流操作条件下，y n = x n-1，y n+1 = x n 。 所以， 1()*n n
mV n n n x x E y x --=- （3）
式中：y n , y n+1 —自n 板及n+1板上的上升蒸汽的平均浓度；
x n , x n-1 —自n 板及n-1板上的下降液体的平均浓度；
y * —与n 板上的液体平均浓度x n 成平衡的汽相浓度。
2. 部分回流时全塔效率E T ’的测定
部分回流时，通过确定精馏段操作线方程和进料q 线方程，测量得到的塔顶组成x D 、塔底组成x W 和进料组成，用x-y 图解法得到理论板数N T ，由式（1）便可求取全塔效率E T ’。 精馏段操作线方程：111
D n n x R y x R R +=+++ （4） 式中：R —回流比；
x D —塔顶产品液相组成。
实验中回流量由回流转子流量计测量，但由于实验操作中一般作冷液回流，故实际回流量L 需进行校正。
()01pD D R D c t t L L r -⎡⎤=+⎢⎥⎣⎦
（5） 式中：L 0 —回流转子流量计上读数值，l/min ；
L —实际回流量，l/min ；
t D —塔顶液相温度，℃；
t R —回流液温度，℃；
c pD —塔顶回流液在()12
D R t t t =+平均下的比热，kJ/(kg ·K)； r D —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，回流比R 由式（6）计算。
L R D
= （6） 实验中塔顶取样测定产品组成x D ，并测量回流和产品转子流量计读数L 0和
D 、回流温度t R 和塔顶液相温度t D ，查表确定c pD 和r D ，由式（5）、（6）可求得回流比R ，代入式（4）即可得精馏段操作线方程。
进料q 线方程： 11
F x q y x q q =--- （7） 式中：q —进料的热状况参数；
x F —进料液组成。
()1 kmol =1+1 kmol pF s F F
c t t q r -=进料变为饱和蒸汽所需热量进料的汽化潜热 （8） 式中：t s —进料液的泡点温度，℃；
t F —进料液的温度，℃；
c pF —进料液在()12
s F t t t =+平均下的比热，kJ/(kg ·K)； r D —进料液组成下的汽化潜热，kJ/kg 。
实验中确定进料液组成x F ，测量进料温度t F ，查表确定t s 、c pF 和r F ，由式（8）即可得到q ，代入式（7）即可得到q 线方程。
三、实验仪器
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（图1）。
筛板精馏塔内径Φ68 mm ，共7块塔板，其中精馏段5块，提馏段2块；精馏段板间距为150 mm ，提馏段板间距为180 mm ；筛孔孔径为Φ1.5 mm ，正三角形排列，孔间距4.5 mm ，开孔数为104个。本装置采用电加热方式，塔釜内装有3支额定功率为3 kW 的螺旋管加热器。
在由塔顶往下数的第4和第5块板上的进口堰处设有液相取样口，可测取第