填料式精馏塔完稿

y
1.0
乙 醇—水
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
x
图 2 常压下乙醇—水 x-y 图
2．操作因素对塔性能的影响 对精馏塔而言，所谓操作因素主要是指如何正确选择回流比、塔内蒸气速度、进料热状况等。 （1）回流比的影响 对于一个给定的塔，回流比的改变将会影响产品的浓度、产量、塔效率和加热蒸气消耗量等。 适宜的回流比 R 应该在小于全回流而大于最小回流比的范围内，通过经济衡算且满足产品质 量要求来决定。 （2）塔内蒸气速度
得 w =13.20% 换算为 x =5.61%
3.计算理论板数和等板高度 HETP
(
Nmin=㏒[
X X
A B
)D (
XB XA
)W
]/㏒ m
-1=6.8-1=6（块）
HETP=3400/6=567mm=0.567m
3 45.840 47.396
3 46.711 47.613
六、 结果与讨论
塔内蒸气速度通常用空塔速度来表示。
u Vs 1 d 2 4
式中：u——空塔速度，m/s；
Vs——上升的蒸气体积流量，m3／s。
对于精馏段
V=（R＋l）D
（1） （2）
VS

22.4(R 1)D 3600
P0 T PT0
（3）
对于提馏段
V‘= V＋（q－1）F
（4）
式中：V‘——提馏段上升蒸气量，kmol／s。
得 w =42.43% 换算为 x =22.38%
塔底 m = G1 - G2 =24,801g = m /0.025=992 [kg/m3]
得 w =7.00% 换算为 x =2.86%
2、实验数据记录 2
F=2.5ml/min,R=1 L=D=20ml/min
序号
空瓶质量 G1/g
1
2
塔顶
22.939
4. 塔体结构
H1=500mm；H2=200mm；H3=400mm；H4=400mm；H5=300mm
再分布器：锥形结构
调料支撑板：栅条形结构
5. 冷凝器
盘管：L=2500mm
Ф 14×2 材质：不锈钢
6. 加热器
SRY-2 不锈钢
1kW, 2kW 各一支
供料系统：
供料泵：小型增压磁力泵 1 台
供料槽：不锈钢材质
四、 实验步骤
精馏塔的操作程序 （1）配制约 5%（v）酒精水溶液注入蒸馏釜内至液位计上的标记为止（约塔釜 2/3 处）。供料槽 内配置 15～20%（v）酒精水溶液； （2）开冷水阀门，向冷凝器供水； （3）开启电源，调节电压给蒸馏釜加热； （4）有回流后，先作全回流，控制蒸发量，这时“灵敏板”温度应控制在设定范围内； （5）操作基本稳定（蒸馏釜蒸气压力及塔顶温度不变）后，开始塔顶、塔釜溶液取样分析，分别 通过比重法测定酒精浓度，前后取样 3 组，分析平均值； （6）启动料泵向精馏塔供料，控制一定流量，进行部分回流操作，操作基本稳定（蒸馏釜蒸气压 力及塔顶温度不变）后，开始进样、塔顶、塔釜溶液取样分析，通过比重法测定酒精浓度； （7）调整回流比，可使产品达到要求浓度； （8）实验完毕后，即停止供电，运转一个时期后，才停止向冷凝器供水，不得过早停水，避免酒 精的损失和着火的危险。
22.935
塔底
23.043
23.045
数据处理 2
3 22.940
23.040
定容后质量 G2/g
1
2
46.713
46.710
47.616
47.619
塔顶 m = G1 - G2 =23.774g = m /0.025=951[kg/m3]
得 w =33.00% 换算为 x =16.19%
塔底 m = G1 - G2 =24,573g = m /0.025=983[kg/m3]
产品流量计：LZB-3WB
2.5～25 ml/min
回流流量计：LZB-3WB
6～60 ml/min
供料流量计：LZB-4
1～10 l/h
调节控制系统：
仪表控制柜：装有显示、控制调节仪表以及固态继电器、继电器等。
智能数字显示调节器：AL-708J 3 台
数显电压表
1支
可控硅调压器
1台
图 1 精馏塔结构图
VS '
22.4V' 3600
P0T PT0
（5）
可见，即使塔径相同，精馏段和提馏段的蒸气速度也不一定相等。
塔内蒸气速度与精馏塔关系密切。适当地选用较高的蒸气速度，不仅可以提高塔板效率，而且可
以增大塔的生产能力。但是，如果速度过大，则会因为产生雾沫夹带及减少了气液两相接触时间
而使塔板效率下降，甚至产生液泛而使塔被迫停止运行。因而要根据塔的结构及物料性质，选择
由实验结果可知回流比为 1 时没有全回流时的分离效果好，实验结果与理论相符合。 但是两组实验获得的分离效果并不很好，实验求得理论板数为 6，等板高度为 0.567m.产生 这一结果的可能原因是实验设备老化，所用酒精放置过久，以及环境温度不稳定等因素的影 响。
七、 思考题
1 、在精馏操作过程中，回流温度发生波动，对操作会产生什么影响？ 答：会影响上升的蒸汽量及下降的液流量，升的蒸汽多次部分冷凝，温度逐渐下降，其中易挥发
组分 A 的浓度逐渐增加，下降的液体多次部分气化，温度逐渐升高，难挥发组分 B 的浓度逐 渐增加，而 A 的浓度逐渐下降，塔内温度分布由底部到顶部逐渐降低，而 A 组分的浓度由底 部到顶部逐渐增高，回流温度的波动，必然会影响气液平衡，从而影响塔顶流出液和塔底馏 分的质量。 2 、 改变塔釜加热电压，对塔顶产品质量有何影响？ 答：改变塔釜加热电压会改变塔釜液体的温度，继而影响提留段上升蒸汽量 3、如何判断精馏塔内的操作是否正常合理？ 答：操作过程中主要看塔顶压力，温度，底部温度，回流比是否能稳定，是否符合设计要求。 最终要看塔顶、塔底分析将混合物料分馏的程度是否满足生产需要。 4、如何判断塔内的操作是否处于稳定状态？ 答：当每块塔板上的温度及组成不随时间而变化时，该塔的操作就达到了稳定。 5、如果乙醇溶液中含有少量甲醇则会给比重法测定乙醇浓度带来何种影响？ 答：会使测定结果偏大，因为甲醇的密度小于乙醇的密度
适当的蒸气速度。
三、 实验装置及流程
本精馏塔是微分接触式的填料塔。整套装置由塔体、供料系统、产品贮槽和调节控制仪表柜等部
分组成。装置总高度 3400mm，塔釜与产品贮槽固定在槽钢制成的底座上。
塔身主要参数：
1. 塔釜：Ф 250×340×3mm
材质：不锈钢
2. 塔径：Ф 50mm
3. 塔节：Ф 57×3.5mm（其中五节）材质：不锈钢（包括法兰）
实验名称 填料式精馏塔的操作
一、 实验目的
1、熟悉填料塔的结构及精馏流程； 2、掌握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。 3、测定全回流操作条件和部分回流条件下塔顶和塔釜液浓度；
二、 实验原理
1. 理论塔板数和等板高度 HETP 塔板数 NT 可通过乙醇—水的平衡数据（见附表）作图得出（见图 2）。 等板高度 HETP 可由公式 Z=HETP×NT 计算得出。
五、 实验数据及处理
1、实验数据记录 1
全回流操作下 室温 10℃
453
22.460
塔底
22.588
22.590
数据处理 1
3 22.450 22.585
定容后质量 G2/g
1
2
45.936
45.930
47.389
47.390
塔顶 m = G1 - G2 =23.483g = m /0.025=940 [kg/m3]