精馏综合性设计实验报告

实验项目____筛板精馏塔设计实验____学院_____生命科学学院_____

专业班级_____生工141班_____

姓名______梁丽婷______

学号____1414200017___

指导老师____邹汉波 ___

摘要：筛板精馏塔的设计是化工原理实验课程中的一个重要部分，也是化工生产中的气液传质设备。本次课程设计是分离乙醇—正丙醇二元物系，通过改变操作回流比、进料流量、进料位置等实验条件，研究影响精馏塔操作过程及分离效率的因素，使我们初步掌握化工设计的基本原理和方法。

Design of sieve plate distillation column is an important part of the course of chemical engineering principle. Also it’s the major gas- liquid mass transfer equipment in chemical production. This course is designed to separate ethanol- n-propanol two component system, through changing the experiment condition like reflux ratio, feed flow rate, feed stage, we research the influence factor of rectifying tower’s operation process and separating efficiency, which make us grasp the basic theory and method of chemical engineering design.

关键词：精馏塔；筛板塔；设计；实验条件

Key words: rectifying tower, sieve plate tower, design, experiment condition

前言：

化学工业生产中能源消耗最大的单元操作之一是精馏，随着能源价格的不断上涨，精馏系统的节能在化学工业的节能中占有越来越重要的地位，有关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，是化工原理课程的重要章节。分析运行中的精馏塔，当某一操作条件改变时的分离效果变化，属于精馏的操作型问题。这类问题取材于工程实践，是培养工程观念、提高学生解决实际问题能力的好方法，但同时也成为学习的难点。在工业生产中，充分掌握操作条件各类因素的影响，对提高产品的质量稳定生产，提高效益有重要的意义。

本实验设计从回流比、进料量、进料位置、全回流和部分回流等操作因素对筛板精馏塔进行研究，得出一系列可靠直观的结果，加深对精馏操作中一些工程概念的理解，对日后运用到工业生产有一定的指导意义。

一、实验任务及要求

1.测定精馏塔在全回流条件下的全塔效率。

2.在部分回流操作条件下连续精馏，使产品达到一定的要求，并测定精馏塔全

塔效率。

3.考察全回流条件下，开车过程中塔顶温度等参数随时间的变化情况及规律。

4.测定全回流条件下稳定操作时塔内温度和浓度沿塔高的分布数据。

5.测定全回流时全塔理论板数和总版效率。

6.改变操作回流比、进料流量、进料位置等试验条件，研究影响精馏塔操作过

程及分离效率的因素，研究影响规律并分析原因。

7.得出塔顶乙醇分率达70%的操作条件。

二、实验原理

精馏使利用液体混合物中各组分的挥发度不同而实现分离的单元操作。在精馏塔中，塔釜加热，液体沸腾，在塔内产生蒸汽逐板上升，塔顶回流液逐板下降，气液两相在塔板上多次接触，实现传质、传热过程而达到两相一定程度的分离。

精馏塔之所以能使液体混合物得到较完全的分离，关键在于回流的运用。回流比的大小直接影响着精馏操作的分离效果与能耗。所谓回流比，是指塔顶回流量与采出量的比值，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。全回流时，既不加料也不出产品，塔顶冷凝量全部从塔顶回到塔内，这在生产上没有意义。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。全回流时的回流比为无穷大，当分离要求相同时，此时需要的理论板数逐渐增加，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 Rm 。最小回流比是操作的另一个极限，实际生产中也不可能选择来操作。实际操作时选用的回流比R 应为Rm 的一个倍数，通常取为（1.2~2）Rm 。当体系的分离要求、进料组成和状态确定后，可以根据平衡线的形状由作图法求出最小回流比。

板效率是反映塔板及操作好坏的重要指标，全塔效率是反映整个塔的平均传质效果，是指达到指定分离效果所需理论板数与实际板数的比值：

p

Nt Ep N =

式中t N —理论塔板数；

p N —实际塔板数。

本实验可测取部分回流和全回流两种情况下的全塔效率，当测取塔顶浓度、塔底浓度、进料浓度以及回流比，并在平衡线与操作线之间画梯级即可得出理论板数。如果在全回流情况下，操作线与对角线重合，此时用作图法求取理论板数更为简单。用图解法求理论塔板数t N ： 精馏段操作线方程如下：

1n y +—精馏段第n+1块塔板上升的蒸气组成，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 —塔顶馏出液的液体组成，摩尔分数； R —泡点回流下的回流比。 提馏段操作线方程如下：

1y m + —提馏段第m+1块塔板上升的蒸气组成，摩尔分数； m x —提馏段第m 块塔板下流的液体组成，摩尔分数；

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。

Q线方程如下：

三、实验装置

1.实验材料：

物系：乙醇—正丙醇；

①纯度：分析纯或化学纯；

②料液浓度：15%—25%（乙醇的质量百分数）；

2.精馏塔数据采集和过程控制实验装置；

①装置总高度位1500mm，塔内径为76mm，共有10块塔板；

②分离物系：乙醇—正丙醇；

③折射率测量：阿贝折射仪。