精馏实验报告

本科实验报告

过程工程原理实验（乙）

课程名称：

实验名称：筛板塔精馏操作及效率测定

姓名: 学院係）: 学号: 指导教师: 同组同学：

一、实验目的和要求

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及全回流时的单板效率；

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。

要求：已知原料液中乙醇的质量浓度为15~20%，要求产品中乙醇的质量浓度在85%以上。二、实验内容和原理

板式精馏塔的塔板是气液两相接触的场所，塔釜产生的上升蒸汽与从塔顶下降的下降液

逐级接触进行传热和传质，下降液经过多次部分气化，重组分含量逐渐增加，上升蒸汽经多

次部分冷凝，轻组分含量逐渐增加，从而使混合物达到一定程度的分离。

（一）全回流操作时的全塔效率E T和单板效率E mV（4）的测定

1、全塔效率（总板效率）E T

N T 1

E T T 100% （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■ =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。

2、部分回流时全塔效率 Er 的测定

2.1精馏段操作线方程:

yn+i ——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; R----回流比 R=L/D

X D ----塔顶产品液相组成，摩尔分数；

实验中回流量由回流转子流量计 8测量，但实验操作中一般作冷液回流，故实际回流量

需进行校正

式中：L o ——回流转子流量计上的读数值

，ml/min

L

——实际回流量，ml/min

tD-----塔顶液相温度，C tR-----回流液温度，C O»-_-塔顶回流液在平均温度(t D +t R )/2

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，由于产品量 D 和回流量L 的组成和温度相同，故回流

比R 可直接用两者的比值来得到：

R -

(4)

D

式中：D-----产品转子流量计上的读数值，ml/min

实验中根据塔顶取样分析可得

X D ,并测量回流和产品转子流量计读数

L0和D 以及回流温度

tR 和塔顶液相温度tD ,再查附表可得 C P D , rD ,由式(3)( 4)可求得回流比 R ,代入式(2) 即可得精馏段操作

线方程。

2.2加料线(q 线)方程

X F q 1

式中：q------进料的液相分率

y nl

R X D

(2)

式中 L °[1

C pD

(t

D

毁］

(5)

XF------进料液的组成，摩尔百分数

Ikmol进料变为饱和蒸汽所需热量1 C pF（t s t F）

q Ikmol进料液的汽化潜热& ⑹式中：ts------进料液的泡点温度，C;

tF------液的温度，C；

O—--进料液在平均温度（t s+t F）/2下的比热，KJ/kg • K

r F-----进料液组成下的汽化潜热，KJ/kg

取样分析得到的馏出液组成XD,塔釜组成Xw和进料液组成XF,再查附表可得ts, C PF, rF, 代入式（6）即可得q线方程。

2.3理论板数的求取

根据上述得到的精馏段操作线方程和q线方程，以及测得的塔顶组成X D,塔底组成X W

和进料组成XF,即可在X - y图上作出精馏段操作线，q线和提馏段操作线，然后用x - y图解法即可得理论塔板数N T。

2.4全塔效率

根据上述求得的理论板数N T,由式（1）便可得到部分回流时的全塔效率E T

N T 1

E T T 100% （7）

N P

式中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=7。

三、实验装置与流程

3.1装置

精馏塔装置由筛板精馏塔塔釜、塔体

（板数7）、全凝器、加料系统、回流系统、

贮槽（原料、产品、釜液）产品出料管路、残液

出料管路、冷却水转子流量计、离心泵以及测

量、控制仪表等组成。实验装置流程图如下图1

所示。

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；精馏段板间距为

150mm，提馏段板间距为180mm ;筛孔孔径？ 1.5mm，

正三角形排列，空间距4.5mm，开孔数104个。本

装置采用电加热方式，塔釜内装有3支

额定功率为3kW的螺旋管加热器。在装

置上分别设有料液、产品和釜液的取样口（图中A、B、C处）。

3.2流程

1、根据浓度要求进行配料（一般XF=0.1）并加约9升料于塔釜内至玻璃液面计顶端。（实验室已完成）若配料已完成，则测定料液组成。

2、关闭进、出料阀，关闭采样阀，全开冷凝器顶部排气阀。稍开冷凝冷却水阀门，全开回

流转子流量计阀门，进行全回流操作。

3、开启仪表柜总电源开关，将电压调节旋钮调节到所需要的加热电压并保持恒定。

4、待釜液开始沸腾，开大冷凝冷却水阀门到转子流量计读数最大值，并保持恒定。

5、加热电压和冷凝冷却水量都维持恒定后，每隔五分钟观察各塔板温度，当灵敏板温度11 基本不变时，操作即达到稳定。分别取进料、馏出液、釜液三个样品，分析组成，并读取进

料、馏出液、釜液流量和回流液流量，再分别读取精馏塔中的六个温度。

6、部分回流操作。打开进料阀调整进料量，调流量计使回流比为3-5，通过对釜液转子流

量计的调整，使塔釜液位计的液位保持不变。当釜液液面恒定以及灵敏板温度稳定后，即部

分回流操作达到稳定。分别取进料、馏出液、釜液三个样品，分析组成，记录有关数据，并

读取进料、馏出液、釜液流量和回流液流量，再分别读取精馏塔中的六个温度。