化工原理篩板塔精餾實驗報告

1、篩板塔精餾實驗一實驗?zāi)康?了解篩板精餾塔及其附屬設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)，掌握精餾過程的基本操作方法。2學(xué)會判斷系統(tǒng)達到穩(wěn)定的方法，掌握測定塔頂、塔釜溶液濃度的實驗方法。3學(xué)習(xí)測定精餾塔全塔效率和單板效率的實驗方法，研究回流比對精餾塔分離效率的影響。二基本原理1全塔效率ET全塔效率又稱總板效率，是指達到指定分離效果所需理論板數(shù)與實際板數(shù)的比值：ET=NT-1NPNT完成一定分離任務(wù)所需的理論塔板數(shù)，包括蒸餾釜；NP完成一定分離任務(wù)所需的實際塔板數(shù)，本裝置NP10。2圖解法求理論塔板數(shù)NT以回流比R寫成的精餾段操作線方程如下：yn+1=RR+1xn+1R+1xDyn+1精餾段第n+1塊塔板上升的蒸汽組成，

2、摩爾分數(shù)；xn精餾段第n塊塔板下流的液體組成，摩爾分數(shù)；xD塔頂溜出液的液體組成，摩爾分數(shù)；R泡點回流下的回流比。提餾段操作線方程如下：ym+1=L'L'-Wxm-WL'-WxWym+1提餾段第m+1塊塔板上升的蒸汽組成，摩爾分數(shù)；xm提餾段第m塊塔板下流的液體組成，摩爾分數(shù)；xW塔底釜液的液體組成，摩爾分數(shù)；L'提餾段內(nèi)下流的液體量，kmol/s；W釜液流量，kmol/s。加料線（q線）方程可表示為：y=qq-1x-xFq-1其中，q=1+cpF(tS-tF)rFq進料熱狀況參數(shù)；rF進料液組成下的汽化潛熱，kJ/kmol；tS進料液的泡點溫度，；tF進料液溫

3、度，；cpF進料液在平均溫度 (tS tF ) /2 下的比熱容，kJ/（kmol）；xF進料液組成，摩爾分數(shù)。（1）全回流操作在精餾全回流操作時，操作線在yx圖上為對角線，如圖1所示，根據(jù)塔頂、塔釜的組成在操作線和平衡線間作梯級，即可得到理論塔板數(shù)。圖1 全回流時理論塔板數(shù)確定（2）部分回流操作部分回流操作時，如圖2，圖解法的主要步驟為：A.根據(jù)物系和操作壓力畫出相平衡曲線，并畫出對角線作為輔助線；B.在對角線上定出a點(xD，xD)、f點(xF，xF)和b點(xW，xW)；C.在y軸上定出yCxD/(R+1)的點c，連接a、c作出精餾段操作線；D.由進料熱狀況求出q，過點f作出斜率為q/（

4、q-1）的q線交精餾段操作線于點d，連接點d、b作出提餾段操作線；E.從點a開始在平衡線和精餾段操作線之間畫階梯，當(dāng)梯級跨過點d時，就改在平衡線和提餾段操作線之間畫階梯，直至梯級跨過點b為止；G.所畫的總階梯數(shù)就是全塔所需的理論踏板數(shù)（包含再沸器），跨過點d的那塊板就是加料板，其上的階梯數(shù)為精餾段的理論塔板數(shù)。圖2 部分回流時理論板數(shù)的確定本實驗料液為乙醇水溶液，釜內(nèi)液體由電加熱器產(chǎn)生蒸汽逐板上升，經(jīng)與各板上的液體傳質(zhì)后，進入盤管式換熱器殼程，冷凝成液體后再從集液器流出，一部分作為回流液從塔頂流入塔內(nèi)，另一部分作為產(chǎn)品餾出，進入產(chǎn)品貯罐；殘液經(jīng)釜液轉(zhuǎn)子流量計流入釜液貯罐。三實驗步驟實驗主要操作

5、步驟如下：1全回流（1）在貯罐中配制濃度21%(體積百分比)的料液，以泵混合均勻。打開進料管路上的閥門，由進料泵將料液打入塔釜，觀察塔釜液位計高度，進料至釜容積的2/3處。（2）關(guān)閉塔身進料管路上的閥門，啟動電加熱管電源，逐步增加加熱電壓，使塔釜溫度緩慢上升。（3）打開塔頂冷凝器的冷卻水，調(diào)節(jié)合適冷凝量，并關(guān)閉塔頂出料管路，使整塔處于全回流狀態(tài)。（4）當(dāng)塔頂溫度、回流量和塔釜溫度穩(wěn)定后，分別取適量塔頂液（濃度XD）和塔釜液（濃度XW），待其冷卻至室溫后，以密度計測量其體積百分比。2部分回流（1）在儲料罐中配制一定濃度為21%的乙醇水溶液。（2）待塔全回流操作穩(wěn)定時，打開進料閥，調(diào)節(jié)進料量至適當(dāng)

6、的流量。（3）控制塔頂回流和出料兩轉(zhuǎn)子流量計，調(diào)節(jié)回流比R為3。（4）打開塔釜殘液流量計，調(diào)節(jié)至適當(dāng)流量。（5）當(dāng)塔頂、塔內(nèi)溫度讀數(shù)以及流量都穩(wěn)定后，即如全回流第4步取樣測定體積百分比。四實驗結(jié)果1.實驗記錄數(shù)據(jù)如表1：表1 實驗數(shù)據(jù)全回流部分回流塔頂溫度/77.677.7塔底溫度/91.791.9進料液溫度/3434入口進料流量/(m³/h)11.011.0入口進料液濃度/%21xF=0.094221xF=0.0942塔頂出口流量/(m³/h)1塔頂回流流量/(m³/h)3塔頂產(chǎn)物 質(zhì)量濃度/%95xD=0.88493.5xD=0.849塔底產(chǎn)物質(zhì)量濃度/%13

7、xW=0.055212xW=0.05082全回流操作全回流圖見圖3圖3 全回流示意圖圖中階梯數(shù)為12，即全回流理論塔板數(shù)NT=12-1=11。而實際塔板數(shù)NP=16。故全塔效率E0=NTNP×100%=68.75%3.部分回流回流比R=3時，部分回流圖見圖4圖4 部分回流圖圖中階梯數(shù)為13，即部分回流理論塔板數(shù)NT=13-1=12。而實際塔板數(shù)NP=16。故全塔效率E0=NTNP×100%=75%。五. 分析討論1. 由上面全回流圖和部分回流圖可以看出,實驗測得的塔板效率偏低(通過和其它組同學(xué)實驗對比),原因可能是直接把體積分數(shù)當(dāng)做質(zhì)量分數(shù)計算引進的誤差;還有取出的餾分未充分冷卻便測量體積分數(shù);