文档介绍：北京化工大学化工原理实验报告实验名称:精馏实验班级:姓名:学号:序号:同组人:设备型号:板式精馏塔实验日期:一、实验摘要本次实验采用板式精馏塔,通过全回流和部分回流的操作模式,分离乙醇—正丙醇混合物。全回流时,xF=,xD=,xw=,,%,单板效率EmL,N=%,EmV,N=%。部分回流时,xF=,xD=,xW=,通过画梯级图得到的理论板数NT=,全塔效率:ET=%,D=,W=。二、实验目的1、了解板式精馏塔的结构特点和测控系统2、测量全回流时的全塔效率和单板效率3、测量部分回流时的全塔效率4、测量精馏塔操作弹性、负荷性能等5、观察冷模板式塔的气液(鼓泡、泡沫、喷射)接触状态6、观察冷模板式塔的漏液、雾沫夹带或液泛等情况三、实验原理精馏是根据液体混合物组分的挥发度不同,经塔底供热产生蒸汽向上回流,塔顶移走热量产生液体向下回流,塔内发生气液逆流接触和物质传递,最后轻组分富集于塔顶,重组分富集于塔底,将混合物分开的单元操作。精馏塔的操作参数有:板效率、板压降、持液量、塔板温度等。其中,板效率是体现塔板性能及操作条件好坏的主要参数,包括:1、全塔效率ET=NT-1NNT—理论塔板数(包括塔釜1块理论板)N—实际塔板数理论塔板数NT可通过画梯级图(如图5-1)求得,还可以通过逐板计算得到。图5-1全回流和部分回流操作的理论板梯级对于全回流操作,以作图法为例:首先画出乙醇—-x相平衡曲线(平衡数据见附录),、终点,在平衡线和操作线之间画梯级,梯级数(含小数部分)等于理论板数NT。另外,当不同组成下两个关键组分的对挥发度α近似为常数时,NT还可以根据芬斯克方程计算得到:NT,min=lgxD1-xD1-xWxW/lgα对于部分回流操作,y-x平衡线不变,操作线变成精馏段和提馏段两条线,两线的交点根据进料热状态确定。按照上述同样的方法画梯级得到理论板数NT。精馏段操作线方程(塔顶泡点回流):yn+1=RR+1xn+xDR+1提馏段操作线方程(塔顶泡点回流):yn+1=RD+qFR+1D-1-qFxn-F-DR+1D-1-qFxWQ线方程:yq=qq+1xq-xFq-1q=I-iFI-i=1mol原料变成饱和蒸汽所需的热原料的摩尔汽化热操作线与q线交点坐标(yq,xq):yq=RxF+qxDR+qxq=R+1xF+q-1xDR+q实际操作过程中,要求回流比R>Rmin。Rmin=xD-yeye-xe(ye、xe—q线与平衡线的交点坐标,需解方程组求出)在规定分离要求时,应使DxD≤FxF或D/F≤xF/xD,D/F称为馏出液的采出率。D/F=(xF-xw)/(xD-xW)当塔顶回流温度低于泡点温度,且相差较大时,可用当量回流比R当量代替操作回流比R确定操作线并画梯级图。R当量=1mol回流液变成饱和蒸汽所需的热回流液的摩尔汽化热×R2、单板效率——默弗里板效率液相:Eml,n=xn-1-xnxn-1-xn*全回流操作时,-yn=-xn-1,测量n-1板液相平均组成后直接得到-yn,结合y-x相图可得到xn*。液相取样时,须多次推拉取样器,既要取到平均组成下的液体,又不能破坏塔板上原来的气液接触状况。本实验中,取样品位于塔板中间的液层或泡沫层中,取到样品的组成约等于离开该板的液相平均组成。气体取样和分析难度较大。一方面需取得平均样品,另一方面须严格去除其中夹带的液体。为了防止冷凝,可能还需要保温,常用色谱分析。3、点效率和湿板效率点效率E0描述了板上某点Z方向上气液组成间的关系,湿板效率Ea描述了有液沫夹带条件下板上平均气液组成间的关系。它们从不同的方面,反映了塔板上气、液两相接触状况以及各种非理想流动对传质过程的影响。塔釜再沸器与釜液间的热量交换属于沸腾给热过程。釜液位必须高于加热器,这样可以充分利用换热面积,也不会出现烧毁加热器、气相过热等问题。沸腾给热方程:Q=U2R=α∙A∙∆tmU——加热电压,V;R——加热器电阻,;α——沸腾给热系数,w/m^2*K;A——传热面积,;∆tm——加热器表面温度与釜液主体温度差,、液相流量对板式塔能否正常操作及板效率影响很大。通常结合物系和塔板结构尺寸等作出塔的负荷性能图,来确定其合理操作点。筛板塔气液负荷性能图主要包含液沫夹带线、液泛线、漏液线、液量上限线、液量下限线,5条线围成的区域即是塔板正常操作范围。本实验操作时,要求观察玻璃塔节,通过调节塔釜加热最既保证气液接触充分,又不能出现