文档介绍：化工原理实验
精馏实验
化学工程学院化实1101
石晓林 2011011102
同组人:马增鑫王景元黄锐
实验地点:北京化工大学
化工原理实验室
实验日期:2014年4月28日
一、目的及任务
①熟悉精馏的工艺流程,掌握精馏实验的操作方法。
②了解板式塔的结构,观察踏板上气-液接触状况。
③了解全回流时的全塔效率以及单板效率。
④测定部分回流时的全塔效率。
⑤测定全塔的浓度(或温度)分布。
⑥测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。
基本原理
在板式精馏塔中,有塔釜产生的蒸汽沿着塔逐板上升与来自塔顶逐板下降的回流液,在塔板上实现多次接触,进行传质与传热,使混合液达到一定程度的分离。
回流是精馏操作得以实现的基础。塔顶的回流量与采出量之比,称作回流比。回流比是精馏操作的重要参数之一,其大小影响着精馏操作的的分离效果和能耗。
回流比存在两种界限之状况:最小回流比和全回流。若塔在最下回流比操作,要完成分离任务,则须有无穷多块塔板的精馏塔。当然,这不符合工业实际,所以最小回流比只是一个操作限度。若操作处于全回流时,既无产品采出,也无原料加入,塔顶的冷凝液全部返回塔中,这在生产中无实验意义。但是此时所需理论塔板数最少,有易于达到稳定,故在工业装置的开停车、排除故障和科学研究时采用。
-。在精馏操作中,若回流系统发生故障,操作情况会急剧恶化,分离效果也将变坏。
板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数,有以下两种定义方法。
⑴总板效率E
式中 E—总板效率;
N—理论板数(不包括塔釜);
Ne—实际板数。
⑵单板效率Eml
式中 Eml————以液相浓度表示的单板效率;
xn,xn-1————第n块板和(n-1)块板的液相浓度;
xn*——与第n块板气相浓度相平衡的液相浓度。
总板效率与单板效率的数值通常由实验测定。单板效率是评价塔板性能优劣的重要数据。物系性质、版型及操作负荷是影响单板效率的重要因数。当物系与板型确定后,可通过改变气液负荷达到最高的板效率;对于不同的板型可以再保持相同的物系及操作条件下,确定其单板效率,以评价其性能的优劣。总板效率反映全塔各塔板的平均分离效果,常用于板式塔设计中。
若改变塔釜再沸器中的加热器的电压,塔内上升蒸汽量将会发变化,同时,塔釜再沸器加热器表面的温度将会发生变化,其沸腾给热系数也将发生变化,从而可以得到沸腾给热系数与加热量的关系。由牛顿冷却定律,可知
式中 Q——加热量,kW;
——沸腾给热系数,kW/(m2·K);
A——传热面积,m2;
——加热器表面与温度主体温度之差,℃。
若加热器的壁温为ts,塔釜内液体的主体温度为tw,则上式可以改写为
由塔釜再沸器为直接加热器,则其加热量Q为
(5)
式中 U—电加热器加热电压,V;
R—电加热器的电阻,。
装置及流程
本实验的流程如图1所示,主要由精馏塔、回流分配装置及测控系统组成。
图1、精馏塔祖装置和流程示意
塔顶冷凝器;2、回流比分配器;3、塔身;4、转子流量计;5、视盅;
6、塔釜;7、塔釜加热器;8、控温加热器;9、支座;10、冷却器;
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