化工原理试验
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计算法 图解法
对于二元物系，图解法求理论塔板数，必须知道 哪些数据？如何获得这些数据？ xD，xF，xW， tF tS R，q，汽液平衡数据。
1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0
a
y
b
xW 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 x D 0.9 1.0 0.0 0.1
化工原理实验
精馏实验
福州大学化工原理实验室
二○一五年五月修订
乙醇－水实验装置
来自百度文库
板式塔
填料塔
福州大学化工原理实验室
实验六
一、实验目的
精馏实验
五、汽液接触状况
二、实验任务
三、实验原理 四、实验流程
六、操作要点
七、数据处理 八、实验报告要求
一、实验目的
熟悉精馏的工艺流程。
了解筛板塔和填料塔的结构。
掌握精馏塔的操作方法。
x
全回流条件下理论塔板数的求解
1.0
部 分 回 流 理 论 塔 板 数 的 求 解
0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2
p 101.33kPa
q
线
a
平衡曲线
精馏段操作线
y
d
f
提馏段操作线
x D 0.1 c R 1 0.0
c
b
x F 0.5 0.6 0.7 0.8 xW0.3 0.4 0.0 0.1 0.2 x D0.9 1.0
掌握全塔效率、等板高度的测定方法。
二、实验任务
乙醇－水 精馏实验
全塔效率（板式塔） 等板高度（填料塔）
三、实验原理--板式塔（1）
板式塔是使用量大、运用范围广的重要气、液传
质设备，评价塔板好坏一般考虑处理量、板效率、阻 力降、弹性和结构等因素。 在塔设备的实际操作中，由于受到传质时间和传 质面积的限制，以及不同进料位置、进料浓度、进料 量、回流比等其它因素的影响，一般不可能达到汽液 平衡状态，实际塔板的分离作用低于理论塔板，因此， 我们可以用全塔效率和单板效率来表示塔的分离效果。
板式塔的不正常操作—液泛
在操作过程中，塔板上液体下降受阻，并逐渐在 板上积累，直到充满整个板间（淹塔），从而破坏了 塔的正常操作，这种现象称为液泛。 1、降液管液泛 原因：液体流量或气体流量 过大。 2、夹带液泛
原因：气速
液沫夹带 夹带液泛 液泛
板式塔的不正常操作—严重漏液
当气体通过筛孔的速度较小时，一部分液体从筛 孔直接落下，这种现象称为漏液。 1、随机性漏液 原因：液层的起伏波动。 （漏液的筛孔不断变化着) 2、倾向性漏液 原因：液面落差。 (塔板入口侧引起持续漏液) 板上液层 ，气流量 及开孔率
四、实验流程—乙醇－水精馏塔（填料塔）
四、实验流程—乙醇－水精馏塔（填料塔）
填料塔的主要特点有：生产能力大、分离效率高、 压降小、操作弹性大、持液量小。
实验室 有两套填 料精馏塔。
不锈钢弹簧填料
玻璃弹簧填料
转子流量计
实验中的料液进料量、 回流比等是通过转子流 量计的针形阀控制的。
不同转子流量计的正确读数位置示意图
读 数 位 置
灵敏板
什么是灵敏板？有何用途？ 在精馏塔内，某些塔板处的温度对外界干扰因素的 反应特别敏感，即当操作条件发生变化时，这些塔板上
的温度将发生显著变化，这种塔板就称为灵敏板。
精馏操作，在一定总压下，塔顶温度和塔底温度是 馏出液组成的直接反应。当受到某一外界因素干扰（如 xF，R等），全塔各板的组成将发生变动，全塔的温度 分布也将发生相应的变化，但并不是每块板上温度的变 化都一样（如图1所示）。
x
四、实验流程--乙醇－水精馏塔（板式塔）
四、实验流程--乙醇－水精馏塔（板式塔）
乙醇－水精馏塔有筛板塔和填料塔，其中筛板塔共 有15块塔板，塔身设有一节玻璃视盅，如下图所示。
设备参数： 塔 径: 50mm 板间距: 100mm 开孔率: 3.8% 仪表参数： 回流流量计量程6～60ml/min 产品和进料流量计量程均为 2.5～25ml/min 加热功率（可调） 0～2.5 kw
三、实验原理--板式塔（2）
全塔效率 式中 E ——全塔效率； N ——理论塔板数
N 1 E Ne
N e ——实际塔板数；
全塔效率（也称总板效率）和单板效率是反映塔板 性能及操作好坏的重要指标，影响板效率的因素很多， 当板型、体系决定以后，操作条件中塔板上的气、液流 量是影响板效率的主要因素。
H HETP＝ NT 1
式中， N T —— 理论塔板数
H
——
填料层总高
3、填料塔适用对象 对于真空精馏和常压精馏，填料塔的效率较高， 其原因在于填料充分利用了塔内空间，提供了大的传 质面积，使得汽液两相可以充分接触传质。
三、实验原理
无论是求全塔效率还是求等板高度，都必须知道 理论塔板数，那么如何求理论塔板数？
降液管为相邻两层塔板之间的液体通道。
五、气液流动方式与接触状况
1.气液两相在塔内的流动方式： 总体上逆流，
在板上错流。
五、气液流动方式与接触状况
2.气液两相接触状况：
鼓泡 液体为连续相 气体为分散相 传质阻力较大 泡沫
喷射
气体为连续相 液体为分散相
液体为连续相
气体为分散相 传质较好。
传质较好。
工业生产中，气液两相接触一般为泡沫状况或 喷射状况。
图4
回流比变化时的温度分布
生产中所测的塔中部温度就是灵敏板温度。
筛板结构
筛板的主要结构包括：筛孔、溢流堰、降液管。
降液管 受液区
入口堰
溢流堰 筛孔 筛板塔塔板结构示意图 降液管
筛孔、溢流堰、降液管的作用
筛孔是板上的气体通道，上升 的气流经筛孔分散后穿过板上液层， 造成气液两相间的密切接触与传质。 溢流堰的作用是为了使板上维 持一定高度的液层。
三、实验原理—填料塔（1）
1、填料塔传质机理
液体
填料塔属于连续接触逆流
操作，液体靠重力沿填料表面
下降，与上升的气体接触，从 而实现传质，填料提供所需的
传质面积，如右图所示。填料
充满塔内的有效空间，空间利 用率很高。
气体 图1 填料塔传质机理示意图
填料塔传质机理示意图
三、实验原理—填料塔（2）
2、等板高度
塔顶
塔 板 序 号
塔顶
塔 板 序 号
塔底
温度
塔底
温度
图1
图2
在高纯度分离时，典型的温度分布曲线如图2所示，
因此不能用测量塔顶温度的方法以来控制馏出液组成的 质量。
塔顶 塔 板 序 号 变化前 塔底
采出率过大
塔顶 塔 板 序 号
回流比变小 灵敏板
灵敏板
变化前 塔底
温度
温度
图3
采出率变化时的温度分布
对于二元物系，图解法求理论塔板数，必须知道 哪些数据？如何获得这些数据？ xD，xF，xW， tF tS R，q，汽液平衡数据。
1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0
a
y
b
xW 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 x D 0.9 1.0 0.0 0.1
化工原理实验
精馏实验
福州大学化工原理实验室
二○一五年五月修订
乙醇－水实验装置
来自百度文库
板式塔
填料塔
福州大学化工原理实验室
实验六
一、实验目的
精馏实验
五、汽液接触状况
二、实验任务
三、实验原理 四、实验流程
六、操作要点
七、数据处理 八、实验报告要求
一、实验目的
熟悉精馏的工艺流程。
了解筛板塔和填料塔的结构。
掌握精馏塔的操作方法。
x
全回流条件下理论塔板数的求解
1.0
部 分 回 流 理 论 塔 板 数 的 求 解
0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2
p 101.33kPa
q
线
a
平衡曲线
精馏段操作线
y
d
f
提馏段操作线
x D 0.1 c R 1 0.0
c
b
x F 0.5 0.6 0.7 0.8 xW0.3 0.4 0.0 0.1 0.2 x D0.9 1.0
掌握全塔效率、等板高度的测定方法。
二、实验任务
乙醇－水 精馏实验
全塔效率（板式塔） 等板高度（填料塔）
三、实验原理--板式塔（1）
板式塔是使用量大、运用范围广的重要气、液传
质设备，评价塔板好坏一般考虑处理量、板效率、阻 力降、弹性和结构等因素。 在塔设备的实际操作中，由于受到传质时间和传 质面积的限制，以及不同进料位置、进料浓度、进料 量、回流比等其它因素的影响，一般不可能达到汽液 平衡状态，实际塔板的分离作用低于理论塔板，因此， 我们可以用全塔效率和单板效率来表示塔的分离效果。
板式塔的不正常操作—液泛
在操作过程中，塔板上液体下降受阻，并逐渐在 板上积累，直到充满整个板间（淹塔），从而破坏了 塔的正常操作，这种现象称为液泛。 1、降液管液泛 原因：液体流量或气体流量 过大。 2、夹带液泛
原因：气速
液沫夹带 夹带液泛 液泛
板式塔的不正常操作—严重漏液
当气体通过筛孔的速度较小时，一部分液体从筛 孔直接落下，这种现象称为漏液。 1、随机性漏液 原因：液层的起伏波动。 （漏液的筛孔不断变化着) 2、倾向性漏液 原因：液面落差。 (塔板入口侧引起持续漏液) 板上液层 ，气流量 及开孔率
四、实验流程—乙醇－水精馏塔（填料塔）
四、实验流程—乙醇－水精馏塔（填料塔）
填料塔的主要特点有：生产能力大、分离效率高、 压降小、操作弹性大、持液量小。
实验室 有两套填 料精馏塔。
不锈钢弹簧填料
玻璃弹簧填料
转子流量计
实验中的料液进料量、 回流比等是通过转子流 量计的针形阀控制的。
不同转子流量计的正确读数位置示意图
读 数 位 置
灵敏板
什么是灵敏板？有何用途？ 在精馏塔内，某些塔板处的温度对外界干扰因素的 反应特别敏感，即当操作条件发生变化时，这些塔板上
的温度将发生显著变化，这种塔板就称为灵敏板。
精馏操作，在一定总压下，塔顶温度和塔底温度是 馏出液组成的直接反应。当受到某一外界因素干扰（如 xF，R等），全塔各板的组成将发生变动，全塔的温度 分布也将发生相应的变化，但并不是每块板上温度的变 化都一样（如图1所示）。
x
四、实验流程--乙醇－水精馏塔（板式塔）
四、实验流程--乙醇－水精馏塔（板式塔）
乙醇－水精馏塔有筛板塔和填料塔，其中筛板塔共 有15块塔板，塔身设有一节玻璃视盅，如下图所示。
设备参数： 塔 径: 50mm 板间距: 100mm 开孔率: 3.8% 仪表参数： 回流流量计量程6～60ml/min 产品和进料流量计量程均为 2.5～25ml/min 加热功率（可调） 0～2.5 kw
三、实验原理--板式塔（2）
全塔效率 式中 E ——全塔效率； N ——理论塔板数
N 1 E Ne
N e ——实际塔板数；
全塔效率（也称总板效率）和单板效率是反映塔板 性能及操作好坏的重要指标，影响板效率的因素很多， 当板型、体系决定以后，操作条件中塔板上的气、液流 量是影响板效率的主要因素。
H HETP＝ NT 1
式中， N T —— 理论塔板数
H
——
填料层总高
3、填料塔适用对象 对于真空精馏和常压精馏，填料塔的效率较高， 其原因在于填料充分利用了塔内空间，提供了大的传 质面积，使得汽液两相可以充分接触传质。
三、实验原理
无论是求全塔效率还是求等板高度，都必须知道 理论塔板数，那么如何求理论塔板数？
降液管为相邻两层塔板之间的液体通道。
五、气液流动方式与接触状况
1.气液两相在塔内的流动方式： 总体上逆流，
在板上错流。
五、气液流动方式与接触状况
2.气液两相接触状况：
鼓泡 液体为连续相 气体为分散相 传质阻力较大 泡沫
喷射
气体为连续相 液体为分散相
液体为连续相
气体为分散相 传质较好。
传质较好。
工业生产中，气液两相接触一般为泡沫状况或 喷射状况。
图4
回流比变化时的温度分布
生产中所测的塔中部温度就是灵敏板温度。
筛板结构
筛板的主要结构包括：筛孔、溢流堰、降液管。
降液管 受液区
入口堰
溢流堰 筛孔 筛板塔塔板结构示意图 降液管
筛孔、溢流堰、降液管的作用
筛孔是板上的气体通道，上升 的气流经筛孔分散后穿过板上液层， 造成气液两相间的密切接触与传质。 溢流堰的作用是为了使板上维 持一定高度的液层。
三、实验原理—填料塔（1）
1、填料塔传质机理
液体
填料塔属于连续接触逆流
操作，液体靠重力沿填料表面
下降，与上升的气体接触，从 而实现传质，填料提供所需的
传质面积，如右图所示。填料
充满塔内的有效空间，空间利 用率很高。
气体 图1 填料塔传质机理示意图
填料塔传质机理示意图
三、实验原理—填料塔（2）
2、等板高度
塔顶
塔 板 序 号
塔顶
塔 板 序 号
塔底
温度
塔底
温度
图1
图2
在高纯度分离时，典型的温度分布曲线如图2所示，
因此不能用测量塔顶温度的方法以来控制馏出液组成的 质量。
塔顶 塔 板 序 号 变化前 塔底
采出率过大
塔顶 塔 板 序 号
回流比变小 灵敏板
灵敏板
变化前 塔底
温度
温度
图3
采出率变化时的温度分布