精馏塔的操作和全塔效率测定实验全解共23页
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。
精馏塔的操作及塔效率的测定实验.doc
精馏塔的操作及塔效率的测定实验一． 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T E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，即1T T PN E N -= 式中，T N －完成一定分离任务所需的理论塔板数，包括蒸馏釜；P N －完成一定分离任务所需的实际塔板数，本装置P N ＝10。
全塔效率简单地反映了整个塔内塔板的平均效率，说明了塔板结构、物性系数、操作状况对塔分离能力的影响。
对于塔内所需理论塔板数T N ，可由已知的双组分物系平衡关系，以及实验中测得的塔顶、塔釜出液的组成，回流比R 和热状况q 等，用图解法求得。
2．单板效率M E单板效率又称莫弗里板效率，如图1所示，是指气相 或液相经过一层实际塔板前后的组成变化值与经过一层理论塔 板前后的组成变化值之比。
1n x +图1 塔板气液流向示意按气相组成变化表示的单板效率为1*1n n MV n n y y E y y ++-=- 按液相组成变化表示的单板效率为1*1n n ML n nx x E x x ---=- 式中，n y 、1n y +－离开第n 、n+1块塔板的气相组成，摩尔分数；1n x -、n x －离开第n-1、n 块塔板的液相组成，摩尔分数；*n y －与n x 成平衡的气相组成，摩尔分数；*n x －与n y 成平衡的液相组成，摩尔分数。
3． 图解法求理论塔板数T N图解法又称麦卡勃－蒂列（McCabe －Thiele ）法，简称M －T 法，其原理与逐板计算法完全相同，只是将逐板计算过程在y －x 图上直观地表示出来。
精馏段的操作线方程为：111D n n x R y x R R +=+++ 式中， 1n y +－精馏段第n+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数；n x －精馏段第n 块塔板下流的液体组成，摩尔分数；D x －塔顶溜出液的液体组成，摩尔分数；R －泡点回流下的回流比。
精馏实验
一、实验目的1、测定精馏塔在全回流条件下的全塔效率。
2、测定精馏塔在全回流条件下塔体温度分布。
3、熟悉精馏塔的操作。
二、实验原理在精馏过程中，由塔釜产生的蒸汽沿塔逐板上升与来自塔顶逐板下降的回流液在塔板上多次部分汽化部分冷凝，进行传热与传质，使混合液达到一定程度的分离。
本实验所用的体系为乙醇-水，由于这两种物质的折射率存在差异，且其混合物的质量分数与折射率有良好的线性关系，故可通过阿贝折光仪分析料液的折射率，从而得到浓度。
1、全塔效率E T全塔效率E T＝N T/N P，其中N T为所需理论板数，N P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，它的大小与塔板结构、物系性质、操作状况有关，一般由实验测定。
式中N T由已知双组分物系的平衡关系，通过实验测得的塔顶产品组成X D、料液组成X F、釜液组成X W、回流比R、进料热状况等，即可用图解法求得。
2、单板效率E M是指气相或液相经过一层实际塔板前后的组成变化与经过一层理论塔板前后的组成变化的比值。
三、实验装置流程图一精馏装置流程示意图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(一)配料1.把纯净水和酒精质量配置成质量浓度为16%-19%的溶液，关闭成品罐排污阀、阀5、阀2、阀1，打开成品罐排空阀和阀7，把配好的浓液从成品罐排空阀上的漏斗加至成品罐2/3以上。
2.关闭阀9、塔釜排污阀和阀8，打开塔釜排空阀和阀2，让浓液从成品罐流入塔釜中，至塔釜2/3 处，关闭阀2和塔釜排空阀。
3.关闭原料罐排空阀、阀10、阀3和阀4打开原料罐排空阀和阀5,让成品罐剩下中的溶液全部流到原料罐中，完成之后关闭阀5，关上原料罐排空阀剩很小一个缝。
（二）加热1.打开阀6,关上阀11、阀7、进料阀1和进料阀2，成品罐的排空阀开一个很小的缝。
精馏塔的操作与全塔效率测定实验
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（1）适宜回流比的确定
初估操作回流比的方法
在漏液点和液泛点之间选择一合适的塔釜加 热量。
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（2）物料衡算 ① 总物料的平衡
FDW ——塔釜液位恒定为基准
② 轻组分的物料平衡
Fxf DD xWW x
——以灵敏板温度合格为标准
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2.部分回流操作得产品500ml,XD ≥93v%, XD≤3v%。
a.正常的操作参数P釜（20─40)×100Pa， 灵敏板温度 T灵（80—83）℃。
b.不正常现象的观察和调节。
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5.原始数据记录
实验物系：酒精水溶液 进料状态：常温 设备参数：塔板数=15 塔 径: 50mm 板 间 距: 100mm 开 孔 率: 3.8%
的 ， 也 姓 刘 ，长得
（2） 在塔中部适当位置加入待分离 料液；加料液中轻组分浓度愈高， 加料位置也愈高，加料位置将塔 分成上下二个塔段，上段为精馏 段，下段为提馏段。
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（3）在精馏段中上升蒸汽与回 流之间进行物质传递，使上 升蒸汽中轻组份不断增浓， 至塔顶达到要求浓度。
（4）在提馏段中下降液流与上 升蒸汽间的物质传递使下降 液流中的轻组份转入汽相， 重组份则相反，下降液流中 重组份浓度不断增浓，至塔 底达到要求浓度。
xD % xW v% T 灵 ℃
P釜/100Pa
F
L/h
全
95.2
回流 (v)
部分 回流
93.0 3.0 (v)
D
ml/mil
W
ml/min
R xF %
化工原理实验—精馏
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d x和w x。
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w d f Wx Dx Fx +=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： w d w f x x x x F D --=和 F D FW -=1 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。
(整理)板式精馏塔的操作
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d x 和w x 。
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w d f WxDx Fx +=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： w d w f x x x x F D --=和F D FW -=1 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。
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
精馏塔操作和全塔效率的测定(精)
实验四 精馏塔操作和全塔效率的测定一、实验目的⒈ 充分利用计算机采集和控制系统具有的快速、大容量和实时处理的特点，进行精馏过程多实验方案的设计，并进行实验验证，得出实验结论。
以掌握实验研究的方法。
⒉ 学会识别精馏塔内出现的几种操作状态，并分析这些操作状态对塔性能的影响。
⒊ 学习精馏塔性能参数的测量方法，并掌握其影响因素。
⒋ 测定精馏过程的动态特性，提高学生对精馏过程的认识。
二、实验内容本实验为设计型实验，学生应在教师的协助下，独立设计出完整的实验方案，并自主实施。
必须进行的实验内容为1～3，可供选做的实验内容为4～7，最少从中选做一个。
⒈ 研究开车过程中，精馏塔在全回流条件下，塔顶温度等参数随时间的变化情况。
⒉ 测定精馏塔在全回流、稳定操作条件下，塔体内温度沿塔高的分布。
⒊ 测定精馏塔在全回流和某一回流比连续精馏时，稳定操作后的全塔理论塔板数、总板效率和塔体内温度沿塔高的分布。
⒋ 在部分回流、稳定操作条件下，测定塔体内温度沿塔高的分布和塔顶浓度随回流比的变化情况。
⒌ 在部分回流、稳定操作条件下，测定塔体内温度沿塔高的分布和塔顶浓度随进料流量的变化情况。
⒍ 在部分回流、稳定操作条件下，测定塔体内温度沿塔高的分布和塔顶浓度随进料组成的变化情况。
⒎ 在部分回流、稳定操作条件下，测定塔体内温度沿塔高的分布和塔顶浓度随进料热状态的变化情况。
三、实验原理对于二元物系，如已知其汽液平衡数据，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，塔底釜液组成可以求出该塔的理论板数N T 。
按照式（4-1）可以得到总板效率E T ，其中N P 为实际塔板数。
%100⨯=PTT N N E (4-1)部分回流时，进料热状况参数的计算式为mmF BP pm r r t t C q +-=)( (4-2)式中：t F ——进料温度，℃。
t BP ——进料的泡点温度，℃。
C pm ——进料液体在平均温度（t F + t P ）/2下的比热，kJ/（kmol ．℃）。
筛板精馏塔及塔板效率原理解析
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。
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-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。
精馏塔的操作及塔效率的测定实验
精馏塔的操作及塔效率的测定实验一． 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T E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，即1T T PN E N -= 式中，T N －完成一定分离任务所需的理论塔板数，包括蒸馏釜；P N －完成一定分离任务所需的实际塔板数，本装置P N ＝10。
全塔效率简单地反映了整个塔内塔板的平均效率，说明了塔板结构、物性系数、操作状况对塔分离能力的影响。
对于塔内所需理论塔板数T N ，可由已知的双组分物系平衡关系，以及实验中测得的塔顶、塔釜出液的组成，回流比R 和热状况q 等，用图解法求得。
2．单板效率M E单板效率又称莫弗里板效率，如图1所示，是指气相 或液相经过一层实际塔板前后的组成变化值与经过一层理论塔 板前后的组成变化值之比。
1n x +图1 塔板气液流向示意按气相组成变化表示的单板效率为1*1n n MV n n y y E y y ++-=- 按液相组成变化表示的单板效率为1*1n n ML n nx x E x x ---=- 式中，n y 、1n y +－离开第n 、n+1块塔板的气相组成，摩尔分数；1n x -、n x －离开第n-1、n 块塔板的液相组成，摩尔分数；*n y －与n x 成平衡的气相组成，摩尔分数；*n x －与n y 成平衡的液相组成，摩尔分数。
3． 图解法求理论塔板数T N图解法又称麦卡勃－蒂列（McCabe －Thiele ）法，简称M －T 法，其原理与逐板计算法完全相同，只是将逐板计算过程在y －x 图上直观地表示出来。
精馏段的操作线方程为：111D n n x R y x R R +=+++ 式中， 1n y +－精馏段第n+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数；n x －精馏段第n 块塔板下流的液体组成，摩尔分数；D x －塔顶溜出液的液体组成，摩尔分数；R －泡点回流下的回流比。
精馏实验报告
本科实验报告课程名称：过程工程原理实验（乙）实验名称：筛板塔精馏操作及效率测定姓名：学院(系)：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 T1100%T T PN 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=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：111Dn n x Ry x R R +=+++ （2）式中 ：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； R----回流比 R=L/DX 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])(1[0DR D D p r t t c L L -+= (3)式中: L 0-----回流转子流量计上的读数值,ml/minL -----实际回流量,ml/mint D -----塔顶液相温度，℃ t R -----回流液温度，℃C PD -----塔顶回流液在平均温度(t D +t R )/2下的比热，KJ/kg ·Kr 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：DLR =(4) 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L 0和D 以及回流温度t R 和塔顶液相温度t D ，再查附表可得C PD ，r D ，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。
实验十二、精馏塔部分回流操作及塔效率的测定实验
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：
o
块 C o C
塔釜压力 P： 塔顶温度：
Mpa o C
测定温度/℃ 进料浓度 塔顶浓度 釜液浓度
酒精计读数
摩尔浓度
2. 数据处理 （1） 查出乙醇-水的 y-x 相平衡数据并绘图，然后用铅笔绘于坐标纸中或者用 origin 软件绘图并 A4 纸打印 （2） 查出乙醇-水的 T-x 图对应浓度下的泡点温度，求出对应 q 值 （3） 计算出操作线方程，并将操作线绘制于相图中； （2） 将实验数据描于图中，用图解法得到部分回流状态下精馏塔的阶梯数就是全塔所需的理论踏板数（包含再沸器） ，跨过点 d 的那块板就是加料板， 其上的阶梯数为精馏段的理论塔板数。
图 3 部分回流时理论板数的确定
三、实验装置和流程
本实验装置的主体设备是筛板精馏塔，配套的有加料系统、回流系统、产品出料管路、残液出料 管路、进料泵和一些测量、控制仪表。精馏过程如图 4 所示。 本实验料液为乙醇-水溶液，釜内液体由电加热器产生蒸汽逐板上升，经与各板上的液体传质后， 进入盘管式换热器壳程，由冷却水冷凝成液体后再从集液器流出，一部分作为回流液从塔顶流入塔内， 另一部分作为产品馏出，进入产品贮罐；残液流入釜液贮罐。
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。
六．思考题
1、是否精馏塔越高，产量越大？ 2、将精馏塔加高能否得到无水酒精？ 3、影响精馏塔操作稳定的因素有哪些？结合本实验说明。 4、操作中加大回流比应如何进行？有何利弊？ 5、精馏塔在操作过程中，由于塔顶采出率太大而造成产品不合格时，要恢复正常的最快最有效的 办法是什么？