文档介绍:填料精馏塔理论塔板数的测定(精)
填料精馏塔理论塔板数的测定(精)
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填料精馏塔理论塔板数的测定(精)
实验五 填料精馏塔理论塔板数的测定
精馏操作是分离、 精制化工产品的重要操作。 塔的理论塔板数决定混合物的分离程度, 因此,理论板数的实际测定是极其重要的。 在实验室内由精馏装置测取某些数据, 通过计算得到该值。 这种方法同样可以用于大型装置的理论板数校核。目前包括实验室在内使用最多的是填料精馏塔。 其理论板数与塔结构、填料形状及尺寸有关。 测定时要在固定结构的塔内以一定组成的混合物进行。
一. 实验目的
1.了解实验室填料塔的结构,学会安装、测试的操作技术。
2.掌握精馏理论,了解精馏操作的影响因素,学会填料精馏塔理论板数的测定方法
3.掌握高纯度物质的提纯制备方法。
二. 实验原理
精馏是基于汽液平衡理论的一种分离方法。 对于双组分理想溶液, 平衡时气相中易挥发组分浓度要比液相中的高; 气相冷凝后再次进行汽液平衡, 则气相中易挥发组分浓度又相对提高, 此种操作即是平衡蒸馏。 经过多次重复的平衡蒸馏可以使两种组分分离。 平衡蒸馏中每次平衡都被看作是一块理论板。 精馏塔就是由许多块理论板组成的, 理论板越多, 塔的分离效率就越高。 板式塔的理论板数即为该塔的板数, 而填料塔的理论板数用当量高度表示。 填料精馏塔的理论板与实际板数未必一致, 其中存在塔效率问题。 实验室测定填料精馏塔的理论板数是采用间歇操作, 可在回流或非回流条件下进行测定。 最常用的测定方法是在全回流条件下操作, 可免去加回流比、馏出速度及其它变量影响,而且试剂能反复使用。 不过要在稳定条件下同时测出塔顶、 塔釜组成,再由该组成通过计算或图解法进行求解。具体方法如下:
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1.计算法
二元组份在塔内具有 n 块理论板的第一块板的汽液平衡关系符合平衡方程式为:
y1
= mN 1
xw
(1)
1 y1
1
xw
y1——第一块板的气相组成
x w——塔釜液的组成
m ——全塔 (包括再沸器 )
(相对挥发度)的几何平均值
m =p w
N——理论板数
lg[(
y1
)(1
xw )]
故有 N=
1
y1
xw
—1
(2)
lg
m
上式称为芬斯克( Fenske)公式。
采用全回流操作时,塔顶为全凝器,则塔顶气相组成
y1 即等于塔顶馏出
液组成 x p , y1 x p ,于是式(2)可以写成
x p
1
xw
]
lg[
xp
xw
N=
1
1
(3)
lg
m
2.图解法
用二元体系的汽液平衡数据作
x-y 图,在平衡线与对角线间作
xp 至 xw 的
阶梯。直到 x≤xW 。
三. 实验设备与试剂
1.精馏设备如图5—1所示。
2.实验仪器:
阿贝折光仪
1
台
501 型超级恒温器
1台
KDM型调温电热套
1台
取样瓶
2
个; 1000ml 烧瓶
2
个
500ml 量筒
1个 ; 60ml
滴瓶
2
个
100ml 量筒
1
个;
滴管
6
支
50ml 滴定管
2
支 ;
正庚烷
折光率 (250C)
环己烷
折光率 (200C)
四.实验步骤
1.实验前的准备工作 :
检查精馏装置是否垂直,检查冷却水是否畅通,检查温度控制系统是否正