乙醇-正丙醇体系的精馏实验研究

2分析与讨论

2.1实验前期分析

实验中的限制因素2.1.1

本实验目的是提取尽可能多的高浓度塔顶产品，实验中的限制因素主要有四个：理论板数、进料位置、加热电压和操作时间。理论板数和进料位置的限制导致产品浓度和产量难以同时达到最高；加热电压和操作时间主要限制塔顶产品采出量。

2.1.2实验中可直接控制的条件

主要有以下六项：回流比、塔釜加热电压、进料量、进料位置、冷却水流量和塔釜液位。进料热状态q不能选择。

（1）回流比R

当塔釜加热量和进料量一定时，由物料衡算可知，增大回流比，将导致产量的下降，同时，操作的推动力增大，精馏段和提馏段的液量增大。但在本实验操作范围内，气量和液量增大的结果会使塔顶产品浓度下降，塔顶温度上升，精馏塔板效率下降。因此，在不考虑能耗时，回流比的选择就已经是个调优的问题，需要在以上三方面进行权衡。

（2）塔釜加热电压U

在回流比、进料量一定时，增大塔釜加热电压，可使塔顶产品产量增大，同样会使塔内气量与液量增大，板效率下降，从而影响塔顶产品浓度。因此塔釜加热电压的选择需要在以上两方面进行权衡。

（3）进料量

在回流比和塔釜加热量一定时，增大进料量F，会使精馏段气量降低（冷液进料），从而塔顶产量减小，塔釜产量增大，釜浓度xw增大，精馏段气量V减小，在实验操作范围内，精馏段的板效率会适当提高。因此进料量的选择主要是在以上三方面进行权衡。

（4）进料位置

对于实验所用精馏塔，只能从第五块或第七块板进料。经过作梯级图分析，可知第七块板进料，已是过早进料，因此本实验选择第七块进料。

（5）冷凝水流量

实验中，需保证提供的冷凝水能够将塔顶蒸汽全部冷凝。

（6）塔釜液位

对于塔釜液位，需打开π型管上端两个阀门中的一个，使塔釜液位处于适当的位置（塔釜高度1/2-2/3高处）。

通过以上分析可知，回流比R、塔釜加热电压U、进料量F的选择是调优问题，直接决定着操作工况。在实验操作范围内，可选择一个最佳（R,U,F）组合，使产品浓度和产量达到最大化。

2.2实验结果讨论

2.2.1灵敏板的确定以及操作工况优劣的判断

实验在全回流稳定后，有一段间歇精馏过程，在采出轻组分的同时还能用于灵敏板的确定。间歇精馏时，将回流比（外回流比）从2上升至4，在各回流比下，得到3组塔板序号-温度的分布图（第13块板表示塔釜），如图2所示。