不同回流位置板式精馏塔效率的测定比较
实验六：精馏实验
序号：6化工原理实验报告实验名称：精馏实验学院：化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：化工10－1班姓名：丁翔学号 10402010141 同组者姓名：方艳艳、夏佳利、王程曦指导教师：史玉立日期： 2012年10月22日一、实验目的1.、了解精馏塔的基本结构及流程。
2.、掌握连续精馏的操作方法。
3.、学会板式精馏塔、单板效率和填料精馏塔等板高度的测定方法。
4.、确定部分回流时不同回流比对精馏塔效率的影响。
二、实验原理1、全塔效率ET全塔效率ET =NT/NP，其中NT为塔内所需理论板数，NP为塔内实际板数。
板式塔内各层塔板上的气液相接触效率并不相同，全塔效率简单反映了塔内塔板的平均效率，它反映了塔板的结构、物系性质、操作状况对塔分离能力的影响，一般由实验测定。
式中NT 由已知的双组份物系平衡关系，通过实验测得塔顶产品组成XD、料液组成XF、热状态q、残液组成XW、回流比R等，即能用图解法求得。
2、单板效率EM是指气相或液相经过一层实际塔板前后的组分变化与经过一层理论塔板前后的组成变化的比值。
三、实验装置流程图1 精馏塔实验装置流程图四、实验步骤及注意事项1、全回流：(1)配制体积浓度16~19%的酒精水溶液加入塔釜中，至釜容积约2/3处；(2)启动总电源，再启动塔釜电加热器，通过控制电加热器电流来控制塔釜加热量。
当发现液沫夹带过量时，应调低电流；(3)塔釜加热开始后，打开冷凝器的冷却水阀门，调冷却水流量至400 l/h左右，使塔顶蒸汽全部冷凝实现全回流；(4)当塔顶温度、回流量和塔釜温度稳定后，分别从塔顶和塔釜取样，进行色谱分析；(5)测板式塔单板效率时，塔板上液体取样直接用注射器从所测定的塔板中缓缓抽出，各个样尽可能同时取。
2、部分回流：(1)在原料罐中配制体积浓度50~60%的酒精水溶液；(2)待塔全回流操作稳定后，打开进料阀，开启进料泵按钮，调节进料量至适当大小；(3)启动回流比控制器按钮，调节回流比R (R=1~4)；(4)当流量、塔顶及塔内温度稳定后，即可对进料、塔顶、塔釜液取样进行色谱分析，注意在取样瓶上标注以免出错；(5)测板式塔单板效率时，塔板上液体取样直接用注射器从所测定的塔板中缓缓抽出，各个样尽可能同时取。
乙醇——水不同精馏分离操作过程塔效率的确定
乙醇——水不同精馏分离操作过程塔效率的确定李春鹏金丽军（沈阳化工学院，材料学院高分子材料0406，110142）摘要精馏是分离均相混合液的重要方法之一，化工生产中常用的精馏设备主要有填料塔和板式塔两大类，本文主要研究的是用板式塔中的筛板塔分离乙醇——水二元混合物，根据不同操作条件即精馏塔全回流和部分回流（R=3,R=5）条件下，确定理论塔板数，进而由公式ET =NT/NP*100％确定塔效率。
结论：加热电压为121V的全回流条件下塔效率为82.86％，加热电压为129V的全回流条件下塔效率为97.14％；R=3时，塔效率为98.14％，R=5时，塔效率为95.14％。
关键字：精馏乙醇——水塔效率回流比Ethanol——water distillation tower efficiency of the different operating processLichunpeng JinLijun(shenyang insitiute of chemical technology, polymer material 0406 of school of material science and engineering 110142 )AbstractDistillation is one of the important ways of the separation of the mixture，Chemical production equipment used in the main distillation towers is two kinds . This paper studies the plate tower is the sieve tower ethanol -- water mixtures . Under the distillation of the entire return and return (R = 3, R = 5) conditions .Identified a number of theoretical plates ,by E T=N T/N P*100％to determine the efficiency of tower , Conclusion: when heating voltage is 121 V under the conditions of total reflux, the tower efficiency is 82.86% ,when it is 129 V , the tower efficiency is 97.14%, when R=3 , the tower efficiency is 98.14%,and when R=5 , the tower efficiency is 95.14%Keywords ：Distillation Ethanol -- water tower efficiency Reflux Ratio一引言蒸馏是借助液体混合物中各组分的挥发性的不同而进行分离的化工单元操作，若将混合物加热到沸腾（只令其部分汽化），沸点低的组分（易挥发组分或轻组分）在气相中的浓度比在液相中的浓度要高，沸点高的组分（难挥发组分或重组分）在液相中浓度比在汽相中的高。
实验七：精馏塔板效率测定实验
实验七精馏塔塔板效率测定实验一、实验目的1、熟悉精馏单元操作过程的设备与流程；2、了解板式塔结构与流体力学性能；3、掌握精馏塔的操作方法与原理；4、学习精馏塔效率的测定方法。
二、实验原理蒸馏原理是利用混合物中组分间挥发度的不同来分离组分，经多次平衡分离的蒸馏过程称为精馏。
常见的精馏单元过程由精馏塔、冷凝器、再沸器、加料系统、回流系统、产品贮槽、料液贮槽及测量仪表等组成。
精馏塔本身又分为板式精馏塔和填料精馏塔，本产品为板式精馏塔。
可进行连续或间歇精馏操作，回流比可任意调节，也可以进行全回流操作。
在板式精馏塔中，混合液的蒸气逐板上升，在塔顶冷凝后回流液逐板下降。
气液两相在塔板上接触实现热质传递，从而达到分离的目的。
如果在每层塔板上，下降液体与上升蒸气处于平衡状态，则该塔板称为理论板。
然而在实际操作的精馏塔中，由于气液两相在塔板上接触的时间有限，气液两相不可能完全达到平衡，亦即实际塔板的分离效果达不到理论板的作用，因此精馏塔所需要的实际板数总是比理论板数要多。
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、进料热状况、操作回流比及塔顶馏出液组成、塔底釜液组成，即可以求出该塔的理论板数N t。
1、精馏塔的正常与稳定操作精馏塔从开车到正常稳定操作是一个从不稳定到稳定、不正常到正常的渐进过程。
因为刚开车时，塔板上均没有液体，蒸汽可直接穿过干板到达冷凝器，被冷凝成液体后再返回塔内第一块塔板，并与上升的蒸汽接触；而后，逐板溢流至塔釜。
首先返回塔釜的液体经过的塔板数最多，达到的气液平衡次数也最多，所以其轻组分的含量必然最高；而第一块塔板上的液体轻组分含量反而会比它下面的塔板上的液体轻组分含量低一些，这就是“逆行分馏”现象。
从“逆行分馏”到正常精馏，需要较长的转换时间。
对实验室的精馏装臵，这一转换时间至少需30分钟以上。
而对于实际生产装臵，转换时间有可能超过2小时。
所以精馏塔从开车到稳定、正常操作的时间也必须保证在30 分钟以上。
板式精馏塔的操作与效率的测定实验报告
2.全塔效率
（4）
式中，NT、NP分别表示达到同样的分离要求所需的理论塔板数和实际塔板数。理论塔板可用M-T图解法求取。
（1）在储料罐中配制一定浓度的来自精溶液(10%~20%)。（2）待塔全回流操作稳定时，打开进料阀，开启进料泵电源，调节进料量至适当的流量。
（3）启动回流比控制器电源，调节回流比R。
（4）当流量，塔顶及塔内温度读数稳定后即可取样分析。
3.乙醇浓度的测定
（1）比重法。根据天平测定比重的方法，分别测出塔顶、塔底试样的比重。并由酒精组分一比重对照表查得酒精质量分数。测完的样品分别倒回回收瓶中。
（2）气相色谱法。
4.注意事项
（1）塔顶放空阀一定要打开。
（2）料液一定要加到设定液位2/3处方可打加热管电源，否则塔釜液位过低会使电加热丝露出、干烧致坏。
（3）部分回流时，进料泵电源开启前务必先打开进料阀，否则会损害进料泵。
六、实验原始数据记录
取得两组数据：
（1）塔顶：0.810（测量得）
质量比：93.44；体积比：95.75（查表得）
（4）当塔顶温度，回流量和塔釜温度稳定约15~30min后，由塔顶取样管和塔底取样口用取样瓶接取适量试样，取样前应先取少量式样冲洗取样瓶两次。取样后用塞子将取样瓶塞严，并使其冷却到室温。塔板上液体取样注射器从所测定的塔板中缓缓抽出，取1mL左右注入事先洗净烘干的针剂瓶中，各个样品尽可能同时取样。
2.部分回流
79.9
精馏实验
实验十二板式塔精馏操作与塔效率的测定一．实验目的：考察精馏操作条件对塔效率的影响。
二．实验原理1．板式塔的工作原理：在板式塔内，混合液的蒸汽逐板上升，回流液逐版下降，气液两相在塔板上层层接触，实现传热传质，从而达到分离目的。
2．板式塔的塔效率：（1）板式塔的板效率是能够体现塔的性能和操作状况的主要性能参数，板式塔的板效率包括塔效率、单板效率和点效率。
本实验主要考察气速和回流比对塔效率的影响。
（2）塔效率E=N/Ee,其中E是理论板数，Ee是实际板数。
试验中E是需要通过实验数据经计算得到，Ee是实验时塔板数。
3．操作条件对塔效率的影响：（1）操作条件：主要指气速u，回流比R和进料状况。
（2）气速u对塔效率的影响：在精馏塔内气液两相进行错流接触，但当气速较小时，上升的气流量不够，部分液体会从塔板开口处直接漏下，塔板上建立不起来液层，是塔板上气液两相不能充分接触，影响塔效率；若气速太大，又会产生严重的液沫夹带甚至液泛，这样会减少气液两相接触时间，甚至造成塔板间的返混，进而导致塔板效率下降。
（3）回流比R对塔效率的影响：R的大小影响精馏的分离效果和能耗。
R越大，理论塔板数N越少，当R→∞时，即全回流时，N最少；当以最小回流比Rmin操作时，需要的理论塔板数N→∞。
（4）进料状况：主要指进料量、料液组成和进料热状况。
实验时进料量设置为恒定，进料热状况是冷热进料，料液组成需要测量。
4．操作条件对塔效率的影响的测定：（1）理论板数Ne的求解：（2）气速u的影响：在全回流条件下，通过调节加热器的电压来控制气速u，在每一气速下待系统稳定后测定气速u，进料量F，进料组成x F,进料温度Tf，塔顶出料组成xD,塔顶温度Td，塔底出料组成xw,塔底温度Tw，由图解法求出所需理论板数N，则塔效率E=Ne/N。
（3）回流比R的影响：将电压调节在某一定值保持不变，调节回流比，待系统稳定后测定进料量F，进料组成x F,进料温度Tf，塔顶出料组成xD,塔顶温度Td，塔底出料组成xw,塔底温度Tw，由图解法求出所需理论板数N，则塔效率E=Ne/N。
板式精馏塔的操作和塔效率的测定实验(doc 11页)
更多资料请访问.(.....)板式精馏塔的操作与塔效率的测定一、实验目的(1)熟悉板式塔的结构及精馏流程；(2)理论联系实际，掌握精馏塔的操作；(3)学会精馏塔塔效率的测定方法。
二、基本原理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，为简化讨论，认为它稳定不变。
二元精馏过程的质量指标是塔顶塔釜的轻组分含量和。
主要操作变量是塔顶采出率D和塔釜加热量Qh。
2．维持连续精馏过程稳定操作的条件(1)根据进料量及组成、产品的分离要求，严格维持物料平衡。
1）总物料平衡：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，会引起塔釜干料，最终都将破坏精馏塔的正常操作。
2)各组分的物料平衡：在满足总物料平衡的情况下，应同时满足轻组分物料平衡。
即由上述二式可知：为获得合格产品，必须保证一定的塔顶、塔釜采出率：和实际操作中，塔釜采出率W一般是根据塔釜液位的高低来操作，而塔顶采出率D的大小则直接影响着质量指标。
（2）精馏塔应有足够的分离能力。
在塔板数一定的情况下，正常的精馏操作要有足够的回流比，才能保证一定的分离效果，得到合格的产品。
而回流比的大小是由塔内热量衡算所决定，其中，塔釜加热量Qh是个十分重要的操作变量。
（3）精馏塔操作时，塔内应有正常的气液负荷量，避免发生以下不正常的操作状况：1)严重的液沫夹带现象上升气流将塔板上的液体的一部分带至上层塔板，这种现象称为液沫夹带。
液沫夹带是一种与液体主流方向相反的流动，属返混现象，将使板效率降低。
液流量一定时，气速过大将引起大量的液沫夹带，严重时还会发生夹带液泛，破坏塔的正常操作。
2)严重的漏液现象精馏塔内，液体与气体在塔板上应进行错流接触，但是当气速较小时，部分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。
严重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能力的限制而引起的液泛称溢流液泛。
精馏实验
精馏实验装置一.实验目的1）.了解连续精馏塔的基本结构及流程。
2）.掌握连续精馏塔的操作方法。
3）.学会填料精馏塔等板高度的测定方法。
4）.确定部分回流时不同回流比对精馏塔效率的影响。
二.基本原理（1）.等板高度在精馏过程计算中，一般都用理论板数来表达分离的效果，因此习惯用等板高度法计算填料精馏塔的填料层高度。
式中：Z——填料层高度，m；——理论塔板数；NTHETP——等板高度，m。
等板高度HETP，表示分离效果相当于一块理论板的填料层高度，又称为当量高度，单位为m。
进行填料塔设计时，若选定填料的HETP无从查找，可通过实验直接测定。
对于二元组分的混合液，在全回流操作条件下，待精馏过程达到稳定后，从塔顶、塔釜分别取样测得样品的组成，用芬斯克方程或在x～y图上作全回流时的理论板数。
芬斯克方程：式中：-——全回流时的理论板数；——塔顶易挥发组分与难挥发组分的摩尔比；——塔底难挥发组分与易挥发组分的摩尔比；——全塔的平均相对挥发度，当α变化不大时，在部分回流的精馏操作中，可由芬斯克方程和吉利兰图，或在x～y图上作梯级求出理论板数。
理论板数确定后，根据实测的填料层高度，求出填料的等板高度，即：（2）.全回流全回流操作时，可以通过作图法或逐板计算法求得全回流理论板数Nmin，从而求得全塔效率ET：在全回流时，正因为操作线与对角线重合，yn+1=xn 。
由此，只要分别测得流入、流出该板的液相组成xn-1、xn，既可求算出该板的默伏里单板效率EMV：（3）.部分回流可以测出以下数据：温度[℃]： tD、tF、tW组成[mol/mol]：xD、xF、xW流量： F[l/h]、D和L[ml/min]回流比： R=L/D精馏段操作线：进料热状况q：q线方程：根据以上计算结果，可作出右图：根据作图法或逐板计算法可求算出部分回流下的理论板数Nmin。
部分回流下的全塔效率ET：三.实验装置与流程本实验装置为填料精馏塔，特征数据如下：=32mm，塔内填料层高度Z=0.8m（乱堆），填料为不锈钢θ环散装塔内径D内置填料，尺寸3mm ×3mm 。
板式精馏塔实验报告
板式精馏塔实验报告学院：广州大学生命科学学院班级：生物工程121班分组：第一组姓名：其他组员：学号：指导老师：尚小琴吴俊荣实验时间2014.11.15摘要：此次实验是对筛板精馏塔的性能进行全面的测试，实验主要对乙醇正丙醇精馏过程中的研究不同条件下改变参量时的实验结果，根据实验数据计算得出塔釜浓度、回流比、进料位置等与全塔效率的关系，确定该筛板精塔的最优实验操作条件。
关键词：精馏；回流比；全塔效率；塔釜浓度Abstract:The sieve plate distillation column performance comprehensive testing, mainly on ethanol isopropyl alcohol distillation process in the different experimental conditions were discussed, the reactor concentration, reflux ratio, feed location and the entire towerThe relationship between the efficiency of sieve plate tower, determine the optimal experimental conditions of fine.Key words: Distillation;reflux ratio;the tower efficiency引言：精馏是利用混合液中两种液体的沸点差异来分离两种液体的过程。
精馏装置有精馏塔、原料预热器、再沸器、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。
热量自塔釜输入，物料在塔内经多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。
精馏过程的节能措施一直是人们普遍关注的问题。
精馏操作是化工生产中应用非常广泛的一种单元操作，也是化工原理课程的重要章节[2]。
板式精馏塔的操作与效率的测定实验报告
2.部分回流
提高回流比R，则能够提高塔顶产品浓度。回流比提高一是靠减小产品量，二是靠增加塔的加热速率和塔顶的冷凝量(增加冷却水量)，因而本实验在规定的条件下通过回流比R、塔底出料量W、加热量等几个参数的调节控制，寻找能够达到分离要求的较优的操作条件。
2.全塔效率
（4）
式中，NT、NP分别表示达到同样的分离要求所需的理论塔板数和实际塔板数。理论塔板可用M-T图解法求取。
（1）
（2）
联立以上两式可得：
； （3）
因此，当xF给定时，精馏条件受到上述两式的制约，即若规定了塔顶和塔底的产品浓度(xD和xW)，则不能再规定塔顶或塔底的采出率(D/F和W/F)，若规定了xD和D/F，就不能再规定xW和W/F了。
在规定的精馏条件下，DxD≤FxF，即D/F≤xF/xD，所以当D/F过分大时，即使该塔有足够的分离能力，也是不能达到预定的产品浓度xD。换句话说，在此情况下，即使进行全回流操作也是无法达到预定塔顶的浓度xD。
化学工程与工艺专业
化工原理实验报告
姓名
学院
专业班级
学号
指导教师
实验日期
评定成绩：
评阅人：
板式精馏塔的操作与效率的测定实验报告
一、实验目的
（1）了解板式精馏塔的构成和精馏流程；
（2）熟悉精馏塔的操作方法；
（3）掌握精馏塔的效率测定方法。
二、实验基本原理
精馏塔的操作和全塔效率的测定实验
0.1532
39914
0.9339
0.8468
塔釜
39427
1.0000
1.0000
0
0.0000
0.0000
以塔顶为例,具体的计算步骤如下:
乙醇的质量百分数
水的质量百分数
乙醇的摩尔分数
水的摩尔分数
利用理论塔板绘制软件，得到理论塔板数为11（含塔釜），所以全塔效率为
（2）在部分回流连续精馏操作时，根据进料组成 和分离要求（ ≥93%， ≤3%）。初步估计操作回流比R的大小，根据进料流量（2～4L/h）估算D和W。
同理，D=0.2887，塔顶采出率D/F=0.0656
2.5在进料量5.0L/h，回流量 ,采出量 下，回流比 =5.5，同样计算方法的如下表格
回流比5.5
水
乙醇
峰面积
质量百分数
摩尔分数
峰面积
质量百分数
摩尔分数
塔顶
4849
0.0781
0.1780
43621
0.9219
0.8220
塔釜
60228
1.0000
2.1 在进料量4L/h，回流量 ,采出量 下，回流比 =1.9，同样计算方法的如下表格
回流比1.9
水
乙醇
峰面积
质量百分数
摩尔分数
峰面积
质量百分数
摩尔分数
塔顶
2692
0.0653
0.1515
29374
0.9347
0.8485
塔釜
31851
1.0000
1.0000
0.0000
0.0000
利用理论塔板绘制软件，得到理论塔板数为11（含塔釜），所以全塔效率为
板式精馏塔的操作及其全塔效率的测定课件
基于物质间沸点的不同，通过加 热和冷凝的方式实现物质的分离。
板式精馏塔的分类及特点
分类
浮阀塔、泡罩塔、筛板塔等。
特点
板式精馏塔具有较高的分离效率，同时操作弹性大，能够适应不同的操作条件。
板式精馏塔的主要性能参数
01
02
03
板效率
衡量塔板分离能力的指标。
板压降
衡量气体通过塔板的难易 程度的指标。
板式精馏塔简介
板式精馏塔是一种广泛应用于化工、石油、食品等行业的蒸 馏设备。
它主要由塔体、塔板和再沸器等组成，具有操作弹性大、分 离效率高等特点。
板式精馏塔的操作
操作前准 备
检查设备是否完好，确认原料液和 蒸汽的来源和质量。
进料
将原料液加入塔内，控制流量和温度。
蒸汽加 热
开启蒸汽加热器，使原料液在塔内 受热汽化。
优化回流比
通过调整回流比，实现物料的最佳分离效果和最小的能耗。
板式精馏塔的应用及发展
板式精馏塔在工业中的应用实例
石油化工领域
用于分离和提纯石油化工 产品，如汽油、柴油、煤 油等。
食品工业领域
用于分离和提纯食品添加 剂、香料和色素等。
医药工业领域
用于分离和提纯药品、中 间体和原料药等。
新型高效板式精馏塔的开发与研制
提高途径包括
优化进料组成和流量、适当提高操作压力和温度、合理选择板间距和板效率高的 板等。此外，定期清洗和维护设备、加强操作管理等也是提高全塔效率的有效途 径。
板式精馏塔的优化设计
板式精馏塔的工艺流程设计优化
减少物料的停留时间
通过缩短流程路径、优化物流时间等方式，降低物料的停留时间， 提高分离效率。
液泛气速
化工原理实验 实验五 板式精馏塔性能的测定
实验五 板式精馏塔性能的测定一、 实验目的1、测定全回流条件下的全塔效率和单板效率2、测定部分回流条件下的全塔效率3、测定精馏塔的塔板浓度（温度）分布 二、实验原理本设备为DES —Ⅲ型精馏实验装置。
精馏塔共有8块塔板，塔身的结构尺寸为：塔内径为50mm ，塔板间距为80mm ，溢流管截面积为80mm 2，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。
回流分配装置由回流分配器与控制器组成。
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φ4mm 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。
板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数，主要包括： 总板效率 NeN E 1-=单板效率 *11n n n n ml x x x x E --=--三、实验装置与流程本实验料液为乙醇—正丙醇溶液，从原料液罐用泵打入缓冲罐，由缓冲罐经泵打入塔内。
釜内液体经电加热器产生蒸汽逐板上升，经与各板上的液体热传质后，进入塔顶盘管式换热器壳程，管层走冷却水，再从回流分配器流出，一部分作为回流液从塔顶流入塔内，另一部分作为产品溜出，进入原料液罐贮罐。
四、实验步骤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120V，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（80V）；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3～4，开塔釜出料阀门及π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。
实验十二、精馏塔部分回流操作及塔效率的测定实验
yn1
x R xn D R 1 R 1
式中， 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。
提馏段的操作线方程为：
ym1
Wx L' xm ' W ' L W L W
c pF (tS tF ) rF
其中， 式中， q －进料热状况参数；
q 1
rF －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℃） ；
xF －进料液组成，摩尔分数。
图 2 塔顶回流示意图 对第一块板作物料、热量衡算：
V1 L1 V2 L V1IV 1 L1I L1 V2 IV 2 LI L
对上面两式整理、化简后，近似可得：
L1 L[1
即实际回流比：
c p (t1L t R ) r
]
R1
L1 D
L[1
c p (t1L t R ) r D
rm 1.9867 103 x2 13.8799 x 2.2525 103
式中: rm ——汽化潜热[kJ/kg]
x ——乙醇的质量百分数
乙醇---水溶液的比热计算公式
c pm 4.229 1.3377t log( x) 2.307 x 1.2773t 102
五．数据记录及处理
1. 数据记录 实际塔板数： 进料温度： 塔釜温度：
筛板式精馏塔的操作以及塔板效率的测定
实验六筛板式精馏塔的操作及塔效率的测定一、实验目的1、了解筛板式精馏塔的结构和精馏流程；2、熟悉筛板式精馏塔的操作方法；3、测定部分回流时的全塔效率，并掌握效率测定的方法。
二、实验任务1、在对约15-20%（V）的水和乙醇混合物的精馏中，在冷液加料的情况下，要求达到塔顶馏出液中的乙醇浓度不低于93%（V），乙醇回收率不低于80%（V）。
2、在部分回流的情况下，测定精馏塔的效率。
三、实验操作原理板式精馏塔中，塔釜产生的蒸汽沿塔逐渐上升，来自冷凝器的回流液从塔顶逐板下降，气液两相在足够的塔板数下层层接触，实现传热、传质过程，而达到分离的目的。
在操作方面，可以根据物料衡算及调节回流比和加热蒸汽用量完成实验任务。
本实验过程的原料液组成是恒定的。
因此可以根据进聊量F，由物料衡算控制产品量D和塔底残液量W。
继续精馏塔的物料衡算F=D+W式中------分别为原料液、塔顶产品和塔釜残液组成。
联立以上二式，可得：W/F=1-D/F由上两式可知，在及乙醇回收率确定的条件下，则W/F、也是确定的。
因此，可以根据进料量F来调节塔顶产品量D和残液量W，以满足分离要求。
另一方面，在确定的塔中，提高回流比R，可以提高塔顶产品浓度。
R=L/D V=L+D因此，可以加大蒸汽量V和减少产品量D来提高回流比，但V受到塔液泛速度和塔顶冷凝传热条件限制，而减少D则减少乙醇的回收率。
全塔效率式中，分别表示达到同样的分离要求，所需理论板数和实际板数。
实验装置，构造及流程图：本实验采用筛板式精馏塔装置，整套装置由塔体、供液系统，产品储槽、回流系统以及仪表控制柜等部件组成。
其流程如下图所示。
１、蒸馏釜：蒸馏釜为不锈钢材制成为立式结构，旁边装有玻璃管液面计，可视釜内液面高低、塔釜内以２支１［ＫＷ］的电加热棒进行加热。
其中一支是常家热而另一支通过自耦变压器。
可在０－１［ＫＷ］范围内调节。
２、塔身系采用不锈钢管制成。
设有二个加料口供选择，全塔有１５块。
实验十-板式精馏塔的操作及全塔效率的测定
实验十 板式精馏塔的操作及全塔效率的测定一、实验目的：1.熟悉筛板式精馏塔的结构、精馏流程及原理；2.熟悉筛板式精馏塔的操作方法；3.学会精馏塔效率的测定；4.观察精馏过程中汽液两相在塔板上的接触情况；5.了解回流的作用； 二、实验内容1.测定在全回流条件下的全塔效率；2.在进料条件下：进料浓度约25～28%（体积百分数，以下用v 表示）的乙醇水溶液，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 ）。
并在规定的时间内完成500mL 的采出量，记录下所有的实验参数；3.要求控制料液进料量为3 L/h ，调节回流比，尽可能达到最大的塔顶馏出液浓度。
三、操作原理精馏操作是分离工程中最基本最重要的单元之一。
在板式精馏塔中，混合液在塔板上传质、传热，气相逐板上升，液相逐板下降，层层接触，多次部分气化，部分冷凝，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，实验物料是乙醇—水系统。
1.维持稳定连续精馏操作过程的条件（1）根据进料量及其组成、以及分离要求，严格维持塔内的物料平衡总物料平衡— F=D+W若F ＞D+W ，塔釜液面上升，会发生淹塔；相反若F ＜D+W ，会引起塔釜干料，最终导致破坏精馏塔的正常操作。
各组分的物料平衡— Fx F = Dx D + Wx W塔顶采出率 WD W F x x x x F D --= 若塔顶采出率过大，即使精馏塔有足够的分离能力，塔顶也不能获得合格产物。
（2）精馏塔的分离能力在塔板数一定的情况下，正常的精馏操作要有足够的回流比，才能保证一定的分离效果，获得合格的产品，所以要严格控制回流量。
（3）精馏塔操作时，应有正常的汽液负荷量，避免不正常的操作状况1） 严重的液沫夹带现象2） 严重的漏液现象3） 溢流液泛2.产品不合格原因及调节方法（1）由于物料不平衡而引起的不正常现象及调节方法1）过程在Dx D ＞Fx F - Wx W 下操作：随着过程的进行，塔内轻组分会大量流失，重组分则逐步积累，表现为釜温正常而塔顶温度逐渐升高，塔顶产品不合格。
板式精馏塔性能测定
实验五板式精馏塔性能测定一、实验目的1、了解板式塔的结构，观察塔内气、液流动状态；2、测定回流比对精馏操作的影响；3、测定精馏塔在全回流下的全塔效率和单板效率；4、测定精馏塔在全回流下的塔体温度分布；5、测定精馏塔在部分回流下的全塔效率。
二、实验原理板式塔是一类重要的气液传质设备，被广泛应用于精馏和吸收操作中，其中尤以精馏使用的最多。
在板式精馏塔中，塔板是气、液两相接触的场所。
上升蒸汽相从塔底进入，回流液从塔顶进入，气、液两相逆流接触，在塔板上进行相际传质，使液相中易挥发的组分进入气相、气相中难挥发组分进入液相。
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和能耗。
全回流操作时，既不向塔中加料，也无任何产品产出，虽从生产角度讲没有任何意义，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。
对于给定的分离要求，全回流操作所需理论塔板数最少。
对于一定的分离要求，减小回流比，所需理论塔板数增加。
当回流比减小到某一值时，所需的理论塔板数变为无穷，此回流比为最小回流比Rmin。
精馏塔正常操作时，所选用的回流比R应为Rmin的1.2~2.0倍。
精馏操作时，应有正常的气液负荷量，避免发生以下不正常操作状况。
液流量一定的情况下，气速过大将引起大量的液沫夹带，即塔板上的部分液体被上升气流带至上层塔板，严重时会发生夹带液泛，破坏塔的正常操作；气速较小时，部分液体会从塔板开孔处直接漏下，称为漏液，它使气、液两相不能充分接触。
严重的漏液，将使塔板上不能积液而无法正常操作。
另外，当气液负荷较大，或塔板上的降液管有堵塞现象时，降液管内液面会升高至堰板上缘，导致板上积液，最终会使全塔充满液体，引起溢流液泛，破坏塔的正常操作。
板效率是反映塔板及操作性能好坏的重要指标，影响板效率的因素很多。
在塔板类型、分离体系确定的条件下，塔板上的气液流量是影响板效率的主要因 素。
不同回流位置板式精馏塔效率的测定比较
不同回流位置板式精馏塔效率的测定比较一﹑实验目的1.了解精馏装置的基本流程及筛板精馏塔的结构，熟悉精馏操作方法；2. 熟悉板式精馏塔结构和精馏流程，掌握精馏操作方法。
3. 掌握精馏塔全塔效率的测定方法。
4.研究不同回流位置下的塔顶组成、全塔效率的变化。
二、基本原理1.精馏塔操作要领(1)维持好物料平衡，即F ＝D ＋WFx F ＝Dx D ＋Wx W (1) 或W D F D W D W F x x x x F W x x x x F D --=--= (2)式中：F 、D 、W —分别为进料、馏出液、釜残液的流率，kmol.s -1;x F 、x D 、x W ―分别为进料、馏出液、釜残液中轻组分的组成摩尔分率；D/F 、W/F ―分别为塔顶、塔底的采出率。
若物料不平衡，当F ＞D+W 时，将导致塔釜、降液管和塔板液面升高，压降增大，雾沫夹带增加，严重时甚至会淹塔；当F ＜D+W 时，将导致塔釜、降液管和塔板液面降低，漏液量增加，塔板上气液分布不均匀，严重时甚至会干塔。
在规定的精馏条件下，若塔顶采出率D/F 超出正常值，即使精馏塔具有足够的分离能力，从塔顶也不能得到规定的合格产品；若塔底采出率W/F 超出正常值，则釜残液的组成将增加，既不能达到分离要求，也增加了轻组分的损失、(2)控制好回流比。
精馏塔应采用适宜的回流比操作，在塔板数固定的情况下，当满足Dx D ≤Fx F 且塔处于正常流体力学状态时，加大回流比能提高塔顶馏出液组成x D ，但能耗也随之增加。
加大回流比的措施，一是减少馏出液量，二是加大塔釜的加热速率和塔顶的冷凝速率，但塔釜的加热速率和塔顶的冷凝速率在装置中是有限度的。
因此在操作过程中，调节回流比时要将两者协调好，尤其是后者涉及维持热量平衡。
（3）精馏塔是分离均相混合物的重要设备。
衡量板式精馏塔分离性能，一般用总板效率表示：pT N N E =(3) 式中：E —总板效率；N T —理论板层数；N P —实际板层数。
板效率及回流比
当R增大时，加热和冷却介质的消耗量亦随之
增加，操作费用随之增加。
设备折旧费用：包括再沸器、冷凝器和塔本身 的投资费用乘以折旧率。
如果设备材料已选定，则此项费用主要决定于 设备的尺寸。
当但R=RR稍m大in时于，Rm塔in板,塔层板数层为数∞便，从故∞设下备降费到用某为一∞.
层数，所以设备费用也随之下降。
吉利兰 (Gilliland) 关联图 精馏条件： (1) 组分数目=2~11 ； (2) 进料热状态包括冷液至过热蒸汽的五种情况；
(3) Rmin =0.53~7.0 ；
(4) 组分间相对挥发度=1.26~4.05 ； (5) 理论板数=2.4~43.1 。
引入理论板和板效率两个概念后，为达到规定的分 离要求，确定精馏塔所需的实际板数就转变为确定 所需理论板数和板效率两个问题。
对一定的分离任务，所需理论板数目只取决于物系 的相平衡以及塔内汽、液两相的摩尔流量，与物系 的其它性质，两相接触的传质传热情况及塔板的结 构形式等复杂因素无关。
理论塔板数 NT 是代表了分离任务的难易程度。
但是当R继续增大时，塔板层数下降缓慢， 设备费用也下降缓慢，而另一方面由于R的
增大，上升蒸气量迅速的增加，从而使塔径、
再沸器及冷凝器等尺寸相应的增大，因此当
R增大到某一值后，设备费用反而又上升。
总费用：总费用为设备费用和操作费用之和， 总费用最低时所对应的回流比即为适宜回流
比。
?思考题:选择回流比的原则是什么 ?为什么?
单板效率 Em 又称默弗里（ Murphree ）板效率， 可用气相单板效率 EmV 或液相单板效率 EmL 表示，
其定义分别为
EmV
?
yn ? yn* ?
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不同回流位置板式精馏塔效率的测定比较
一﹑实验目的
1.了解精馏装置的基本流程及筛板精馏塔的结构，熟悉精馏操作方法；
2. 熟悉板式精馏塔结构和精馏流程，掌握精馏操作方法。
3. 掌握精馏塔全塔效率的测定方法。
4. 研究不同回流位置下的塔顶组成、全塔效率的变化。
二、基本原理
1.精馏塔操作要领
(1)维持好物料平衡，即
F ＝D ＋W
Fx F ＝Dx D ＋Wx W (1)
或 W
D F D W D W F x x x x F W x x x x F D --=--= (2) 式中：F 、D 、W — 分别为进料、馏出液、釜残液的流率，kmol.s -1
;
x F 、x D 、x W ― 分别为进料、馏出液、釜残液中轻组分的组成摩尔分率；
D/F 、W/F ―分别为塔顶、塔底的采出率。
若物料不平衡，当F ＞D+W 时，将导致塔釜、降液管和塔板液面升高，压降增大，雾沫夹带增加，严重时甚至会淹塔；当F ＜D+W 时，将导致塔釜、降液管和塔板液面降低，漏液量增加，塔板上气液分布不均匀，严重时甚至会干塔。
在规定的精馏条件下，若塔顶采出率D/F 超出正常值，即使精馏塔具有足够的分离能力，从塔顶也不能得到规定的合格产品；若塔底采出率W/F 超出正常值，则釜残液的组成将增加，既不能达到分离要求，也增加了轻组分的损失、
(2)控制好回流比。
精馏塔应采用适宜的回流比操作，在塔板数固定的情况下，当满足Dx D ≤Fx F 且塔处于正常流体力学状态时，加大回流比能提高塔顶馏出液组成x D ，但能耗也随之增加。
加大回流比的措施，一是减少馏出液量，二是加大塔釜的加热速率和塔顶的冷凝速率，但塔釜的加热速率和塔顶的冷凝速率在装置中是有限度的。
因此在操作过程中，调节回流比时要将两者协调好，尤其是后者涉及维持热量平衡。
（3）精馏塔是分离均相混合物的重要设备。
衡量板式精馏塔分离性能，一般用总板效率表示： p
T N N E = (3) 式中：E —总板效率；
N T —理论板层数；
N P —实际板层数。
理论板层数N T 的求法可用M-T 图解法。
本实验是使用乙醇－水二元物系在全回流条件下操作，只需测定塔顶流出液组成x D 和釜液组成x w ，即可用图解法求得N T ，实际板层数N p 为已知，所以利用上式可求得塔效率E .
三、实验设备
1、塔顶冷凝器
2、塔身
3、视盅
4、塔釜
5、控温棒釜液冷却器 7、塔釜加热棒
8、回流分配器 9、转子流量计 10、原料罐 11、稳压罐 12、原料泵
四、实验步骤
⒈实验前准备工作，检查工作。
（1）检查实验装置上的各个旋塞、阀门均应处于关闭状态；电流、电压表及电位器位置均应为零。
（2）配制一定浓度(质量浓度 20％左右)的乙醇─正丙醇混合液(总容量6000毫升左右),然后倒入高位瓶。
（或由指导教师事前做好这一步）。
（3）打开进料转子流量计的阀门，向精馏釜内加料到指定的高度(料液在塔釜总高2／3处)，而后关闭流量计阀门。
2.实验过程
（1）打开塔顶冷凝器的冷却水，冷却水量要足够大(约8升／分)。
（2）记下室温值，接上电源闸，按下装置上总电源开关。
（3）用调解电位器使加热电压为90V左右，待塔板上建立液层时,可适当加大电压(如110伏)，使塔内维持正常操作。
（4）打开回流管路下阀门，关闭上阀门。
进行部分回流，等各块塔板稳定后，保持加热釜电压不变，在部分回流情况下稳定20分钟左右,待操作稳定后分别在塔顶、塔釜取样测量百分比含，记录数据。
（5）打开回流管路上阀门，关闭下阀门，重复以上的操作，带稳定后记录数据。
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