篩板塔精餾過程實驗

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1、化工原理實驗報告學(xué)院：專業(yè)：班級：姓名學(xué)號實驗組號實驗日期指導(dǎo)教師成績實驗名稱篩板塔精餾過程實驗一、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(dá)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、實驗原理全塔效率全塔效率又稱總板效率，是指達(dá)到指定分離效果所需理論板數(shù)與實際板數(shù)的比值，即（8－1）式中，－完成一定分離任務(wù)所需的理論塔板數(shù)，包括蒸餾釜；－完成一定分離任務(wù)所需的實際塔板數(shù)，本裝置＝10。全塔效率簡單地反

2、映了整個塔內(nèi)塔板的平均效率，說明了塔板結(jié)構(gòu)、物性系數(shù)、操作狀況對塔分離能力的影響。對于塔內(nèi)所需理論塔板數(shù)，可由已知的雙組分物系平衡關(guān)系，以及實驗中測得的塔頂、塔釜出液的組成，回流比R和熱狀況q等，用圖解法求得。2．單板效率單板效率又稱莫弗里板效率，如圖8－1所示，是指氣相或液相經(jīng)過一層實際塔板前后的組成變化值與經(jīng)過一層理論塔板前后的組成變化值之比。圖8－1塔板氣液流向示意按氣相組成變化表示的單板效率為（8－2）按液相組成變化表示的單板效率為（8－3）式中，、－離開第n、n+1塊塔板的氣相組成，摩爾分?jǐn)?shù)；、－離開第n-1、n塊塔板的液相組成，摩爾分?jǐn)?shù)

3、；－與成平衡的氣相組成，摩爾分?jǐn)?shù)；－與成平衡的液相組成，摩爾分?jǐn)?shù)。3．圖解法求理論塔板數(shù)圖解法又稱麥卡勃－蒂列（McCabe－Thiele）法，簡稱M－T法，其原理與逐板計算法完全相同，只是將逐板計算過程在y－x圖上直觀地表示出來。精餾段的操作線方程為：（8－4）式中，－精餾段第n+1塊塔板上升的蒸汽組成，摩爾分?jǐn)?shù)；－精餾段第n塊塔板下流的液體組成，摩爾分?jǐn)?shù)；－塔頂溜出液的液體組成，摩爾分?jǐn)?shù)；－泡點回流下的回流比。提餾段的操作線方程為：（8－5）式中，－提餾段第m+1塊塔板上升的蒸汽組成，摩爾分?jǐn)?shù)；－提餾段第m塊塔板下流的液體組成，摩爾分?jǐn)?shù)；－塔底

4、釜液的液體組成，摩爾分?jǐn)?shù)；－提餾段內(nèi)下流的液體量，kmol/s；－釜液流量，kmol/s。加料線（q線）方程可表示為：（8－6）其中，（8－7）式中，－進(jìn)料熱狀況參數(shù)；－進(jìn)料液組成下的汽化潛熱，kJ/kmol；－進(jìn)料液的泡點溫度，℃；－進(jìn)料液溫度，℃；－進(jìn)料液在平均溫度/2下的比熱容，kJ/（kmol℃）；－進(jìn)料液組成，摩爾分?jǐn)?shù)?；亓鞅萊的確定：（8－8）式中，－回流液量，kmol/s；－餾出液量，kmol/s。式（8－8）只適用于泡點下回流時的情況，而實際操作時為了保證上升氣流能完全冷凝，冷卻水量一般都比較大，回流液溫度往往低于泡點溫度，即冷液回

5、流。如圖8－2所示，從全凝器出來的溫度為、流量為的液體回流進(jìn)入塔頂?shù)谝粔K板，由于回流溫度低于第一塊塔板上的液相溫度，離開第一塊塔板的一部分上升蒸汽將被冷凝成液體，這樣，塔內(nèi)的實際流量將大于塔外回流量。圖8－2塔頂回流示意圖對第一塊板作物料、熱量衡算：（8－9）（8－10）對式（8－9）、式（8－10）整理、化簡后，近似可得：（8－11）即實際回流比：（8－12）R1（8－13）式中，、－離開第1、2塊板的氣相摩爾流量，kmol/s；－塔內(nèi)實際液流量，kmol/s；、、、－指對應(yīng)、、、下的焓值，kJ/kmol；－回流液組成下的汽化潛熱，kJ/kmol

6、；－回流液在與平均溫度下的平均比熱容，kJ/（kmol℃）。（1）全回流操作在精餾全回流操作時，操作線在y－x圖上為對角線，如圖8－3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8－3全回流時理論板數(shù)的確定（2）部分回流操作部分回流操作時，如圖8－4，圖解法的主要步驟為：A.根據(jù)物系和操作壓力在y－x圖上作出相平衡曲線，并畫出對角線作為輔助線；B.在x軸上定出x＝xD、xF、xW三點，依次通過這三點作垂線分別交對角線于點a、f、b；C.在y軸上定出yC＝xD/(R+1)的點c，連接a、c作出精餾段操作線；D.由進(jìn)料熱狀

7、況求出q線的斜率q/（q-1），過點f作出q線交精餾段操作線于點d；E.連接點d、b作出提餾段操作線；F.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8－4部分回流時理論板數(shù)的確定三、實驗裝置本實驗裝置的主體設(shè)備是篩板精餾塔，配套的有加料系統(tǒng)、回流系統(tǒng)、產(chǎn)品出料管路、殘液出料管路、進(jìn)料泵和一些測量、控制儀表。篩板塔主要結(jié)構(gòu)參數(shù)：塔內(nèi)徑D＝68mm，厚度

8、d＝4mm，塔板數(shù)N＝10塊，板間距HT＝100mm。加料位置由下向上起數(shù)第4塊和第6塊。降液管采用弓形，齒形堰，堰長56