筛板塔精馏操作及效率测定 实验报告

课程名称： 过程工程原理实验（乙） 指导老师： 杨国成 成绩： 实验名称： 筛板塔精馏操作及效率测定 实验类型： 验证型 同组学生姓名：

一、实验目的和要求

1．复习精馏板式塔的基本理论知识，搞清楚板式塔的基本结构、典型流程及附属设备，掌握板式塔设计方面的知识。了解板式塔的结构和流程，并掌握其操作方法；

2．测定筛板塔在全回流和部分回流时的全塔效率；

3．设计用连续精馏的方法从酒精溶液中提取乙醇的方案，并在一定的时间内完成一定量的原料量分离任务；

要求：已知原料液中乙醇的质量浓度在15~20%，要求产品中乙醇的质量浓度在85%以上。

二、实验内容和原理

板式精馏塔的塔板是气液两相接触的场所，塔釜产生的上升蒸汽与从塔顶下降的下降液逐级接触进行传热和传质，下降液经过多次部分气化，重组分含量逐渐增加，上升蒸汽经多次部分冷凝，轻组分含量逐渐增加，从而使混合物达到一定程度的分离。

1、全塔效率（总板效率）ET

ET

N 1

100%NP

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块。

全回流操作时，操作线在x-y图上为对角线。根据实验中所测定的塔顶、塔底组成xD和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ET'的测定

1) 精馏段操作线方程为：

xR

yn 1 xn

R 1R 1

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

xD——塔顶产品的液相组成，摩尔百分数。

实验中回流量由回流转子流量计测量，但由于实验操作中一般作冷液回流，故实际回流量L需进行校正。

L L0[1

C(t t)

]

rD

式中： L0——回流转子流量计上的读数，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下的比热，kJ/kg K；

装

rD——为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与回流量L的组成和温度相同，故回流比R可直接用两者的比值得到：

订

线

R

L D

2) 进料q线方程为： 式中：

式中：D为产品流量计上的读数值，ml/min。

实验中根据塔顶取样可得到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，在查附表可得CpD、rD，由上述公式可求得回流比R，从而得到精馏段操作线方程。

y

q——进料的液相分率；

xq

x F

q 1q 1

xF——进料液的组成，摩尔百分数。

q

C(t t)1kmol进料变为饱和蒸汽所需热量

=1+PFsF

1kmol料液的汽化潜热rF

其中： ts——进料液的泡点温度，℃；

tF——进料液温度，℃；

CPF——进料液在平均温度下的比热容，kJ/（kmol K）； rF——进料液组成，摩尔分数。

实验中根据进料液取样可得到xF，并测得其进料温度tF，再查表可得ts、CPF、rF，从而得出q，最终代入上式即可得到q线方程。

3) 理论板数的求取

根据上述得到的精馏段操作线方程和q线方程，以及测量得到的塔顶组成xD、塔底组成xW和进料组成xF，就可以在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图解法即可得到理论板数 NT。

根据上述求得的理论板数NT，由前面的公式便可得到部分回流时的全塔效率ET。

三、主要仪器设备

装

精馏塔的装置由塔釜、塔体、全凝器、加料系统、回流系统、贮槽（原料、产品、釜液）以及测量、控制仪表等组成。其装置流程图如图1所示。

筛板塔主要结构参数：塔内径D＝68mm，共7块塔板，其中精馏段5块，提馏段板间距为150mm，提馏段板间距为180mm，筛孔孔径为1.5mm，正三角形排列，孔间距4.5mm，开孔数为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。

在由塔顶往下数的第4和第5块板上的进口堰处设有液相取样口（图1中D、E处），可测取第3、第4块板上下降的液相样品，另外在装置上分别设有料液、产品和釜液的取样口（图1中A,B,C处）。

订

线

1-原料贮槽 2-冷凝冷却器

3-集液器 4、5、6、 11、12、14-测温点 7-筛板精馏塔 8、9、10、13、 20-玻璃转子流量计 15-压力表 16-塔釜 17-加热器 18-产品槽 19-调压器 21-残液槽 22-输液泵 23-液位计 A、B、C、D、E-采样点

图1 精馏塔装置流程图

四、操作方法和实验步骤

1．根据浓度要求进行配料(一般x=0.1)并加约9升料到塔釜内至玻璃液面计顶端。若实验前料液已

F

配好，则测定料液的组成；

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，先进行全回流操作；

3．开启仪表柜的总电源钥匙开关，电源指示绿灯亮，通过电压调节器调节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 …… 此处隐藏：1786字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……