筛板式精馏设计性实验yaoyao.docx
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筛板式精馏设计性实验yaoyao
筛板式精馏设计性实验
摘要:
在常压操作条件下,利用筛板塔对乙醇-正丙醇体系进行了实验研究,采纳间歇精馏与持续精馏结合的方式,通过实验用工程模拟的方式通过模拟测定精馏塔中测定乙醇-正丙醇体系混合液在全回流状态下和部份回流比的状况下的操作状况,考察这些参数对精馏进程的阻碍,从而计算塔板效率和总板效率,最终得以提高塔板效率,并依如实验提出了创新性建议。
关键词:
筛板式精馏塔;乙醇-正丙醇体系;全回流;理论塔板数;全塔效率;
Abstract:
Theexperimentwascarriedoutinethanol-n-propanolsystematnormalpressurebyusingsieve-tray.Whenadoptthemethodofcombinationofcontinuousdistillationandbatchdistillation,thisexperimentwithengineeringsimulationmethodthroughthesimulationofthecolumnwasethanol-n-propanolsystemmixtureinallthebackflowstateoftheoperationstatus,thencalculatestowerboardefficiencyandgeneralboardefficiency,andanalyzesthemainfactorsofinfluenceveneerefficiency,finallyabletoimprovetheefficiencyofthetray.Also,someinnovativeproposalswerepresentedfortheexperiment.
Keywords:
Sieve-tray;Ethanol-n-propanolSystem;Totalreflux;Theoreticaltowernumberplate;Thetowerefficiency;
前言
精馏是实现液相混合物液液分离的重要方式,而精馏塔是化工生产中进行分离或称的要紧单元,板式精馏塔为要紧形式。
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主板下降的回流液,在塔板上实现多次接触,进行传热与传质,使混合液达到必然程度的分离。
关于双组分混合液的蒸馏,假设已知汽液平稳数据,测得塔顶流出液组成
、釜残液组成
,液料组成
及回流比
和进料状态,就可用图解法在
图上求出理论塔板数
。
塔的全塔效率
为理论塔板数与实际塔板数N之比。
精馏塔的能够依照液相通过测定塔板的浓度转变进行计算。
1.实验部份
.实验原理
在板式精馏塔中,混合液的蒸汽逐板上升,回流液逐板下降,气液两相在塔板上接触,实现传质、传热进程而达到分离的目的。
若是在每层塔板上,上升的蒸汽与下降的液体处于平稳状态,那么该塔板称之为理论塔板。
但是在实际操做进程中由于接触时刻有限,气液两相不可能达到平稳,即实际塔板的分离成效达不到一块理论塔板的作用。
因此,完成必然的分离任务,精馏塔所需的实际塔板数老是比理论塔板数多。
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,其大小阻碍着精馏操作的分离成效和能耗。
回流比存在两种极限情形:
最小回流比和全回流。
本实验处于全回流情形下,既无任何产品采出,又无原料加入,现在所需理论板最少,又易于达到稳固,能够专门好的分析精馏塔的性能。
阻碍塔板效率的因素很多,大致可归结为:
流体的物理性质(如粘度、密度、相对挥发度和表面张力等)、塔板结构和塔的操作条件等。
由于阻碍塔板效率的因素相当复杂,目前塔板效率仍以实验测定给出。
板效率是表现塔板性能及操作状况的要紧参数,有两种概念方式。
总板效率E:
式中:
——总板效率;N——理论板数(不包括塔釜);
——实际板数
总板效率数值通常由实验测定。
实验所选用的体系是乙醇—正丙醇,这两种物质的折射率存在不同,且其混合物的质量分数与折射率有良好的线性关系,通过利用阿贝折光仪来分析料液的折射率,从而取得浓度。
在实验温度下,该混合料液的折射率与质量分数(以乙醇计)的关系如下:
式中:
——料液的质量分数(
);
——料液的折射率(
)。
实验装置流程图及要紧测试仪器表
图一、精馏实验流程
1.塔顶冷凝器2.塔身3.视盅4.塔釜5.控温棒6.支座7.加热棒
8.塔釜液冷却器9.转子流量计10.回流分派器
11.原料液罐12.原料泵13.缓冲罐14.加料口15.液位计
设备参数
精馏塔数据搜集和进程操纵实验装置(天津大学化工基础实验中心)1套
(1)装置共有10块塔板。
(2)分离物系:
乙醇-正丙醇
(3)浓度测量:
阿贝折射仪
料液浓度:
15~25%(乙醇质量百分数)
实验步骤
预备工作:
(1)将阿贝折光仪配套的超级恒温水浴调整到所需的温度,并记下此温度。
检查取样用的注射器和擦镜纸是不是预备好。
(2)检查实验装置上的各个旋塞、阀门均应处于关闭状态,电流、电压表及电位器位置均应为零。
全回流操作:
(1)启动总电源,再启动塔釜电加热器,通过操纵电加热器电流来操纵塔釜加热量。
当发觉液沫夹带过量时,应调低电流;
(2)塔釜加热开始后,打开冷凝器的冷却水阀门,使塔顶蒸汽全数冷凝实现全回流;
(3)当塔顶温度、回流量和塔釜温度稳固后,别离从塔顶和塔釜用烧杯同时取样,用阿贝折射仪分析样品浓度;
部份回流操作:
(1)待塔全回流操作稳固后,打开进料阀,开启进料泵按钮,调剂进料量至适当大小(别离取h、6L/h、9L/h);
(3)启动回流比操纵器按钮,调剂回流比R(R=1:
二、1:
3、1:
4);
(4)当流量、塔顶及塔内温度稳固后,即可对进料、塔顶、塔釜液取样然后用阿贝折射仪分析样品浓度,注意在取样瓶上标注以避免犯错;
实验终止
实验完毕后,关闭塔釜加热及塔身伴热,待一段时刻后,切断塔顶冷凝器及塔釜冷却器的供水,切断电源,清理现场。
注意事项
(1)由于实验所用物系是易燃物品,操作进程中幸免洒落以避免发生危险。
(2)开始实验前,先检查塔釜液位,严禁干烧加热器,以避免发生触电事故。
(3)开车时先开冷却水,再向塔釜供热;停车时那么反之。
(4)利用阿贝折光仪测浓度时,必然要按要求操纵折光仪的测量温度,在读取折射率的同时也要记录测量温度。
实验记录及数据处置
(1)平稳数据
乙醇—丙醇平稳数据(p=Kpa)
序号
液相组成
气相组成
沸点/℃
序号
液相组成
气相组成
沸点/℃
1
2
3
4
5
6
0
0
7
8
9
10
11
乙醇沸点:
℃丙醇沸点:
℃
(2)实验数据表一
实验序号
实验前
全回流
1
2
3
4
5
6
7
8
9
塔顶温度
28
第三块板温度
80
第四块板温度
80
81
第五块板温度
79
第六块板温度
84
第七块板温度
82
85
塔釜液相温度
回流液温度
进料温度
31
塔底组成
塔顶组成
回流比
1:
02
1:
02
1:
02
1:
03
1:
03
1:
03
1:
04
1:
04
1:
04
进料位置
七
七
七
七
七
七
七
七
七
体积流量
/h
6L/h
9L/h
/h
6L/h
9L/h
/h
6L/h
9L/h
表二
m=
实验序号
全回流
1
2
3
4
5
6
7
8
9
塔顶折射率
塔底折射率
m(质量分数)塔顶
x(摩尔分数)塔顶
m(质量分数)塔底
x(摩尔分数)塔底
2.实验结果分析与讨论
全回流
塔顶样品折光指数:
乙醇的质量分数:
M==摩尔分率:
同理:
塔釜样品折光指数nD=
乙醇的质量分数M==在直角坐标系中绘制x-y图,用图解法求出理论板数
参见乙醇—丙醇平稳线,全回流条件下操作线方程为y=x,具体作图如以下图所示:
全塔效率
由图解法可知,理论塔板数为块(包括塔釜),故全塔效率为
部份回流
(1)部份回流(选取R=2)
塔顶样品折光指数:
nD=塔釜样品折光指数:
nD=
由全回流计算出质量、摩尔浓度:
XD=Xw=XF=;
进料温度tf=℃
在XF=下泡点温度为
乙醇在(+)/2=下的比热Cp1=(kJ/kg.OC)
正丙醇在下的比热Cp2=(kJ/kg.OC)
乙醇在下的汽化潜热r1=782(kJ/kg)
正丙醇在下的汽化潜热r2=645(kJ/kg)
混合液体比热Cpm=46××+60×()×=(kJ/)
混合液体汽化潜热rpm=46××782+60×()×645=38250(kJ/kmol)
q=[×38250]/38250=
q线斜率==
精馏操作线截距=(2+1)=
结果分析:
在平稳线与操作线之间图解可得理论板数为,故可得
全塔效率η=9)×100%=%
(2)部份回流(选取R=3)
塔顶样品折光指数:
nD=塔釜样品折光指数:
nD=
由全回流计算出质量、摩尔浓度XD=Xw=XF=;
进料温度tf=℃
在XF=下泡点温度为
乙醇在(+)/2=下的比热Cp1=(kJ/kg.OC)
正丙醇在下的比热Cp2=(kJ/kg.OC)
乙醇在下的汽化潜热r1=798(kJ/kg)
正丙醇在下的汽化潜热r2=657(kJ/kg)
混合液体比热Cpm=46××+60×()×=(kJ/)
混合液体汽化潜热rpm=46××798+60×()×657=38973(kJ/kmol)
q=[×38973]/38973=
q线斜率==
精馏操作线截距=(3+1)=
结果分析:
在平稳线与操作线之间图解可得理论板数为,故可得
全塔效率η=9)×100%=%
(3)部份回流(选取R=4)
塔顶样品折光指数:
nD=
塔釜样品折光指数:
nD=
由全回流计算出质量、摩尔浓度
XD=Xw=XF=;
进料温度tf=31℃
在XF=下泡点温度为
乙醇在(+31)/2=下的比热Cp1=(kJ/kg.OC)
正丙醇在下的比热Cp2=(kJ/kg.OC)
乙醇在下的汽化潜热r1=823(kJ/kg)
正丙醇在下的汽化潜热r2=663(kJ/kg)
混合液体比热Cpm=46××+60×()×=(kJ/)
混合液体汽化潜热rpm=46××823+60×()×663=39463(kJ/kmol)
q=[×+39463]/39463=
q线斜率==
精馏操作线截距=(4+1)=
结果分析:
在平稳线与操作线之间图解可得理论板数为,故可得
全塔效率η=9)×100%=%
参考文献
[1]夏清,陈常贵.化工原理.天津:
天津大学出版社,2020
[2]尚小琴.化工原理实验.北京:
化学工业出版社,2020
[3]陈敏恒,丛德滋,方图南,齐鸣斋.化工原理.北京:
化学工业出版社,2000
[4]姚玉英,陈常贵,柴诚敬.化工原理.天津:
天津大学出版社,
[5]福州大学化工原理实验室.化工原理实验福州,1998
[6]赵汝溥管国锋化工原理[M]北京:
化学工业出版社1999
鸣谢
这次精馏设计性实验,第一专门感激我的指导教师邹汉波教师。
第一感激她在理论课学习中谆谆教诲咱们化工原理的理论知识,让咱们有扎实的理论基础进行实验。
第二,她在实验课前老是很细心地教授咱们实验操作,在进行实验期间,邹教师也老是耐心地指导、了解我们的实验。
在此,我谨向一直给予我们小组关切和指导的邹汉波教师致以最衷心的感激。
同时,也超级感激在实验期间一直和我一路做实验的组员们。
在实验进程中,在碰到问题时咱们老是一路讨论和及时解决和解答在实验中碰到的问题,让实验能够很顺利地完成,大伙儿的团结和相互协助是这次实验成功的重要因素。
本此实验的顺利完成,离不开列位教师和同窗的帮忙。
谢谢你们!
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