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本科实验报告
课程名称:
过程工程原理实验(乙)
实验名称:
筛板塔精馏操作及效率测定
姓名:
学院(系):
学号:
指导教师:
同组同学:
NP — 为完成一定分离任务所需的实际板数,本装置NP=7块。
在全回流操作中,操作线在x-y图上为对角线。根据实验中所测定的塔顶组成xD、塔底组成xW(均为摩尔百分数)在操作线和平衡线间作梯级,即可得到理论板数NT。
2、部分回流时全塔效率Er’的测定
:
(2)
式中:yn+1-----精馏段第n+1块塔板上升的蒸汽组成,摩尔分数;
xn-----精馏段第n块塔板下流的液体组成,摩尔分数;
R----回流比R=L/D
XD----塔顶产品液相组成,摩尔分数;
实验中回流量由回流转子流量计8测量,但实验操作中一般作冷液回流,故实际回流量需进行校正
(3)
式中:L0-----回流转子流量计上的读数值,ml/min
L-----实际回流量,ml/min
tD-----塔顶液相温度,℃
tR-----回流液温度,℃
CPD-----塔顶回流液在平均温度(tD+tR)/2下的比热,KJ/kg·K
rD-----塔顶回流液组成下的汽化潜热,KJ/kg
产品量D可由产品转子流量计测量,由于产品量D和回流量L的组成和温度相同,故回流比R可直接用两者的比值来得到:
(4)
式中:D-----产品转子流量计上的读数值,ml/min
实验中根据塔顶取样分析可得xD,并测量回流和产品转子流量计读数L0和D以及回流温度tR和塔顶液相温度tD,再查附表可得CPD,rD,由式(3)(4)可求得回流比R,代入式(2)即可得精馏段操作线方程。
(q线)方程
(5)
式中:q------进料的液相分率;
xF------进料液的组成,摩尔百分数
(6)
式中:tS------进料液的泡点温度,℃;
tF------液的温度,℃;
CPF-----进料液在平均温度(tS+tF)/2下的比热,KJ/kg·K
rF-----进料液组成下的汽化潜热,KJ/kg
取样分析得到的馏出液组成XD,塔釜组成Xw和进料液组成XF,再查附表可得ts,CPF,rF,代入式(6)即可得q线方程。
根据上述得到的精馏段操作线方程和q线方程,以及测得的塔顶组成xD,塔底组成xW和进料组成xF,即可在x−y图上作出精馏段操作线,q线和提馏段操作线,然后用x−y图解法即可得理论塔板数NT。
根据上述求得的理论板数NT,由式(1)便可得到部分回流时的全塔效率ET’
(7)
式中NT------完成一定分离任务所需的理论塔板数,包括蒸馏釜;
NP------完成一定分离任务所需的实际塔板数,本装置NP=7。
三、实验装置与流程
精馏塔装置由筛板精馏塔塔釜、塔体(板数7)、全凝器、加料系统、回流系统、贮槽(原料、产品、釜液)产品出料管路、残液出料管路、冷却水转子流量计、离心泵以及测量、控制仪表等组成。实验装置流程图如下图1所示。
筛板精馏塔内径ϕ68mm,共7块塔板,其中精馏段5块,提馏段2块;精馏段板间距为150mm,提馏段板间距为180mm;,正三角形排列,,开孔数104个。本装置采用电加热方式,塔釜内装有3
支额定功率为3kW的螺旋管加热器。在装置上分别设有料液、产品和釜液的取样口(图中A、B、C处)。
1、根据浓度要求进行配料(一般XF=)并加约9升料于塔釜内至玻璃液面计顶端。(实验室已完成)若配料已完成,则测定料液组成。
2、关闭进、出料阀,关闭采样阀,全开冷凝器顶部排气阀。稍开冷凝冷却水阀门,全开回流转子流量计阀门,进行全回流操作。
3、开启仪表柜总电源开关,将电压调节旋钮调节到所需要的加热电压并保持恒定。
4、待釜液开始沸腾,开大冷凝冷却水阀门到转子流量计读数最大值,并保持恒定。
5、加热电压和冷凝冷却水量都维持恒定后,每隔五分钟观察各塔板温度,当灵敏板温度11基本不变时,操作即达到稳定。分别取进料、馏出液、釜液三个样品,分析组成,并读取进料、馏出液、釜液流量和回流液流量,再分别读取精馏塔中的六个温度。
6、部分回流操作。打开进料阀调整进料量,调流量计使回流比为3-5,通过对釜液转子流量计的调整,使塔釜液位计的液位保持不变。当釜液液面恒定以及灵敏板温度稳定后,即部分回流操作达到稳定。分别取进料、馏出液、釜液三个样品,分析组成,记录有关数据,并读取进料、馏出液、釜液流量和回流液流量,再分别读取精馏塔中的六个温度。
7、实验结束。先关闭进料液、馏出液、釜残液的流量调节阀,再将调压器旋钮调至零位,关闭总电源开关切断电源,待酒精蒸汽完全冷凝后,再关冷凝冷却水,并做好整洁工作。
四、实验数据记录与处理
项目
1
2
3
加热电压/v
200
200
200
产品转子流量计读数/(ml/min)
0
26
回流转子流量计读数/(ml/min)
186
110
120
残液转子流量计读数/(ml/min)
0
140
140
进料转子流量计读数/(ml/min)
0
191
181