化工原理试验精馏试验报告

化工原理实验精馏实验报告化工原理实验精馏实验报告 北北 京京 化化 工工 大大 学学 学生实验报告学生实验报告 学学院：院：化学工程学院化学工程学院 姓姓名：名：王敬尧王敬尧 学学号：号： 2010016068 2010016068 专专业：业：化学工程与工艺化学工程与工艺 班班级：级：化工化工 10121012 班班 同组人员：同组人员： 雍维、雷雄飞雍维、雷雄飞 课程名称：课程名称：化工原理实验化工原理实验 实验名称：实验名称：精馏实验精馏实验 实验日期实验日期 2013.5.15 2013.5.15 北北 京京 化化 工工 大大 学学 实验五实验五 精馏实验精馏实验 摘要：本实验通过测定稳定工作状态下塔顶、塔釜及任意两块塔板的液相摘要：本实验通过测定稳定工作状态下塔顶、塔釜及任意两块塔板的液相 折光度，得到该处液相浓度，根据数据绘出折光度，得到该处液相浓度，根据数据绘出 x-yx-y 图并用图解法求出理论塔板数，图并用图解法求出理论塔板数， 从而得到全回流时的全塔效率及单板效率。通过实验，了解精馏塔工作原理。从而得到全回流时的全塔效率及单板效率。通过实验，了解精馏塔工作原理。 关键词：精馏，图解法，理论板数，全塔效率，单板效率。关键词：精馏，图解法，理论板数，全塔效率，单板效率。 一、目的及任务一、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。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，观察塔板上汽②了解板式塔的结构，观察塔板上汽- -液接触状况。液接触状况。 ③测定全回流时的全塔效率及单塔效率。③测定全回流时的全塔效率及单塔效率。 ④测定部分回流时的全塔效率。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。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。⑥测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。 二、基本原理二、基本原理 在板式精馏塔中，由塔釜产生的蒸汽沿塔逐板上升与来自塔顶逐板下降的在板式精馏塔中，由塔釜产生的蒸汽沿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，进行传热与传质，使混合液达到一定程度的回流液，在塔板上实现多次接触，进行传热与传质，使混合液达到一定程度的 分离。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，称为回流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，称为回流 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分离效果和比。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分离效果和 能耗。能耗。 回流比存在两种极限情况：最小回流比和全回流。若塔在最小回流比下操回流比存在两种极限情况：最小回流比和全回流。若塔在最小回流比下操 作，要完成分离任务，则需要无穷多塔板的精馏塔。当然，这不符合工业实际，作，要完成分离任务，则需要无穷多塔板的精馏塔。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，既无任何产品采出，所以最小回流比只是一个操作限度。若操作处于全回流时，既无任何产品采出， 也无原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔中，这在生产中午实际意义。但是由也无原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔中，这在生产中午实际意义。但是由 于此时所需理论板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置的开停车、排除于此时所需理论板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置的开停车、排除 故障及科学研究时采用。故障及科学研究时采用。 1 1 实际回流比常取最小回流比的实际回流比常取最小回流比的 1.21.2～～2.02.0 倍。在精馏操作中，若回流系统出倍。在精馏操作中，若回流系统出 现故障，操作情况会急剧恶化，分离效果也将变坏。现故障，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。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。 （（1 1））总板效率总板效率 E E E=N/N E=N/N e e 式中式中 E E——总板效率；——总板效率；N N——理论板数（不包括塔釜）——理论板数（不包括塔釜） ；； N N e e——实际板数。 ——实际板数。 (2)(2)单板效率单板效率 E E mlml E E mlml=(x =(x n-1n-1-x -x n n)/(x )/(x n-1n-1-x -x n n * *) ) 式中式中 E E mlml——以液相浓度表示的单板效率； ——以液相浓度表示的单板效率； x x n n ，，x x n-1n-1——第 ——第 n n 块板和第块板和第 n-1n-1 块板的液相浓度；块板的液相浓度； x x n n * *——与第——与第 n n 块板气相浓度相平衡的液相浓度。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、板型及操作负荷是影响单板效率的重要因数。当物劣的重要数据。物系性质、板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板效率；对于不同的板型，可系与板型确定后，可通过改变气液负荷达到最高板效率；对于不同的板型，可 以保持相同的物系及操作条件下，测定其单板效率，以评价其性能的优劣。总以保持相同的物系及操作条件下，测定其单板效率，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。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加热器的电压，塔内上升蒸汽量将会改变，同时，塔若改变塔釜再沸器中加热器的电压，塔内上升蒸汽量将会改变，同时，塔 釜再沸器电加热器表面的温度将发生变化，其沸腾给热系数也将发生变化，从釜再沸器电加热器表面的温度将发生变化，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 Q= Q=ααA A△△t t m m 式中式中 Q Q——加热量，——加热量，kw;kw; α——沸腾给热系数，α——沸腾给热系数，kw/(mkw/(m2 2*K);*K); A A——传热面积，——传热面积，m m2 2; ; △△t t m m——加热器表面与主体温度之差，℃。 ——加热器表面与主体温度之差，℃。 若加热器的壁面温度为若加热器的壁面温度为 t t s s , ,塔釜内液体的主体温度为塔釜内液体的主体温度为 t t w w , ,则上式可改写为则上式可改写为 Q=aA(t Q=aA(t s s-t -t w w) ) 由于塔釜再沸器为直接电加热，则加热量由于塔釜再沸器为直接电加热，则加热量 Q Q 为为 Q=U Q=U2 2/R/R 2 2 式中式中 U U——电加热的加热电压，——电加热的加热电压，V; RV; R——电加热器的电阻，Ω。——电加热器的电