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

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。

（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

N――完成一定分离任务所需的理论塔板数，包括蒸馏釜；T

N――完成一定分离任务所需的实际塔板数，本装置N,10。PP

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：_ R丄」

y――精馏段第n+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数；n+1

x――精馏段第n块塔板下流的液体组成，摩尔分数；n

x――塔顶溜出液的液体组成，摩尔分数；D

R --- 泡点回流下的回流比。

提馏段操作线方程如下：

y --- 提馏段第m+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数；m+1

X --- 提馏段第m块塔板下流的液体组成，摩尔分数；m

X,塔底釜液的液体组成，摩尔分数；W

L',提馏段内下流的液体量，kmol/s;

W,釜液流量，kmol/s 0

加料线(q线)方程可表示为：

其中，

q --- 进料热状况参数；

r --- 进料液组成下的汽化潜热，kJ/kmol; F

t ――进料液的泡点温度，?; S

t ――进料液温度，?; F

c ――进料液在平均温度(tS ? tF )/2 下的比热容，kJ/(kmol?); pF

X 进料液组成，摩尔分数。F

(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。

图1全回流时理论塔板数确定

(2)部分回流操作

部分回流操作时，如图2,图解法的主要步骤为：

A.根据物系和操作压力画出相平衡曲线，并画出对角线作为辅助线；

B.在对角

线上定出a点(xD，xD)、f点(xF，xF)和b点(xW, xW); C.在y轴上定出yC,xD/(R+1)的点c,连接a、c作出精馏段操作线；D.由进料热状况求出q,过点f作出斜率为q/(q-1)的q线交精馏段操作线于点d，连接点d b作出提馏段操作

E.从点a开始在平衡线和精馏段操作线之间画阶梯，当梯级跨过点d时，就改在平衡线和提

馏段操作线之间画阶梯，直至梯级跨过点b为止;

G.所画的总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2部分回流时理论板数的确定

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，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

;残液经釜液

实验主要操作步骤如下 :

1( 全回流

(1) 在贮罐中配制浓度 21%(体积百分比 ) 的料液，以泵混合均匀。打开进料管路 上的阀门，由进料泵将料液打入塔釜，观察塔釜液位计高度，进料至釜容积的 2/3 处。 (2) 关闭塔身进料管路上的阀门，启动电加热管电源，逐步增加加热电压，使 塔釜温度缓慢上升。

(3) 打开塔顶冷凝器的冷却水，调节合适冷凝量，并关闭塔顶出料管路，使整 塔处于全回流状态。

(4) 当塔顶温度、回流量和塔釜温度稳定后，分别取适量塔顶液

液(浓D 度X)，待其冷却至室温后，以密度计测量其体积百分比。

2( 部分回流

(1) 在储料罐中配制一定浓度为 21%的乙醇水溶液。

(2) 待塔全回流操作稳定时，打开进料阀，调节进料量至适当的流量。 (3) 控 制塔顶回流和出料两转子流量计，调节回流比

R 为3。(4)打开塔釜残液流量计,

调节至适当流量。 (5) 当塔顶、塔内温度读数以及流量都稳定后，即如全回流第 4步取样测定体 积百分比。 四(实验结果

1. 实验记录数据如表 1:

表1 实验数据

全回流 部分回流

塔顶温度/? 77.6 77.7

塔底温度/? 91.7 91.9

转子流量计流入釜液贮罐。 三( 实验步骤

( 浓度 X) 和塔釜

进料液温度/? 34 34

入口进料流量/(m?/h) 11.0 11.0

21 21 入口进料液浓度/% x=0.0942 x=0.0942 FF

塔顶出口流量/(m?/h)

塔顶回流流量/(m?/h)

95 93.5 塔顶产物质量浓度/% x=0.884 x=0.849 DD

13 12塔底产物质量浓度/% x=0.0552 x=0.0508 WW

2(全回流操作

全回流图见图3

图3全回流示意图

图中阶梯数为12,即全回流理论塔板数N=12-1=11。而实际塔板数N=16故全塔效TP率

牛二丁I U 二讹75%

3.部分回流

图4部分回流图

图中阶梯数为13,即部分回流理论塔板数N=13-1=12。而实际塔板数N=16故

全塔TP效率。

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1.由上面全回流图和部分回流图可以看出，实验测得的塔板效率偏低（通过和

其它组同学实验对比）,原因可能是直接把体积分数当做质量分数计算引进的误差还有取出的馏分未充分冷却便测量体积分数；密度计测量不够精确；回部分流比难精确控制。

2.实验测得全回流x大于部分回流x符合一般规律，均未超过酒精水溶液的

恒沸点。DD

但部分回流实验时发觉难恒定回流比，原因可能是塔内气压过大，应及时排去挥发造成过剩压力，保证实验进行