化工原理筛板塔精馏实验报告.docx
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化工原理筛板塔精馏实验报告.docx
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化工原理筛板塔精馏实验报告
化工原理筛板塔精馏实验报告
篇一:
化工原理实验报告_精馏
化工原理实验报告
实验名称:
精馏实验班级:
生工xx姓名:
学号:
xxx同组人:
xxx日期:
xxx
精馏实验
一、摘要及关键词
摘要:
精馏是实现混合物液液分离的重要方法,而精馏塔是化工生产中进行纺织分离过程的主要单元,板式精馏塔为其主要形式。
本实验在常温、常压下用工程模拟的方法模拟精馏塔在全回流的状态下的操作情况,从而毛序计算总板效率和单板效率,并分析影响单板效率的主要因素,最终亟欲提高塔板效率。
关键词:
精馏,板式塔,理论板数,总板效率,单板效率
二、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、了解板式塔内的结构,观察塔板上汽-液接触状况。
3、测定全回流时的全塔效率及单板效率。
三、基本理论及原理
在板式精馏塔中,由塔釜产生的液沿塔板逐板上升与来自塔顶逐板下降的回流蒸汽,在塔板上为实现多次接触,进行传热与传质,使混合液达到一定程度的分离。
回流是精馏操作得以同时实现的基础。
塔顶的回流液与采出量之比,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能耗。
回流比存在两种地心情况:
最少回流比和全回流。
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,既无任何产品采出,也无任何原料加入,塔顶的冷凝液全部返回塔中,这在生产中无实验意义。
但是,须由于此时所需理论板数总计,又易于达到稳定,故常在工业装置中的开停车、排除故障及科学研究时采用。
实际回流比常取最重回流需求大增比的1.2~2.0倍。
在精馏塔操作中,若回流系统出现系统故障,操作情况要急剧恶化,分离对比度也将变坏。
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。
(1)总板效率EE?
NNe
式中E——总板效率;
N——理论板数(不包括塔釜);Ne——实际板数。
(2)单板效率Eml
Eml,n?
xn?
1?
xn
*
xn?
1?
xn
式中Eml,n——浓度以液相浓度表示的丫蕊效率;
Xn,Xn-1——第n块板和第(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常由实验测定。
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管理效率的重要因数。
当物系与板型确定后,可通过汽液符合达到最高的板效率;对于不同的板型,可以在保持相同的物系及操作方式如前所述条件下,测定其单板效率,以称赞其性能优劣。
总板效率反映全塔各塔板的平均分离效果,常用于板式塔中。
四、实验流程及仪表
本实验的流程如下图所示,主要有精馏塔、回流分配装置及流入测控系统组成。
1.精馏塔
精馏塔为筛板塔,全塔共八块塔板,塔身的结构尺寸为:
塔径∮(57×3.5)mm,塔板间距80mm;溢流管截面积78.5mm2,溢流堰高12mm,底隙高度6mm;每块塔板开有43个直径为1.5mm的小孔,正三角形排列,孔间距为6mm。
为了便于观察踏板上所的汽-液接触情况,塔身设有一节玻璃视盅,在第1-6块塔板上用均有液相取样口。
蒸馏釜尺寸为∮108mm×4mm×400mm.塔釜装有液位计、电加热器(1.5kw)、控温电热器(200w)、温度计接口、测压口和取样口,分别内则用于观测釜内液面高度,加热料液,控制电加热装置,测量塔釜温度,测量塔顶与塔釜的压差和塔釜液取样。
由于本实验所当为试样为塔釜液相物料,故塔釜内可视为一块理论板。
塔顶空气冷却塔内为一蛇管式换热器,换热面积为0.06m2,管外走蒸汽,管内走冷却水。
图1精馏装置和流程示意图
1—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;11—原料液罐;12—缓冲罐;
13—进料泵;14—塔顶放气阀
2.回流分配装置
回流分配装置由回流分配器与控制器开关组成。
控制器由控制仪表和电磁线圈构成。
回流分配器由玻璃制成,它由一个入口管、两个出口管及引流棒共同组成。
两个出口管分别用于回流和采出。
引流棒为一根∮4mm的玻璃棒,内部装有铁芯,塔顶冷凝器中的冷凝液顺着引流棒流下,在控制器的控制下实现塔顶冷凝器的回流或采出操作。
即当控制器电路接通后,高能圈将引流棒吸起,操作处于采出状态;当控制器电路断开之时,电磁线圈不工作,引流棒自然下垂,操作处于回流状态。
此回流分配器可通过控制器实现手动控制,也可电子学通过计算机实现自动控制。
3.测控系统
在本实验中,利用人工智能仪表分别测定塔顶温度、塔釜温度、塔身伴热温度、塔釜加热温度、全塔压降、加热电压、进料温度及回流比等编码器,该系统的引入,不仅使实验跟更为简便、快捷,又可实现计算机技术计算机在线数据采集与控制。
4.物料浓度分析
本实验所用的体系为乙醇-正丙醇,由于这两种化学物质的折射率存在差异,且其混合物的质量分数与折射率有优异的线性关系,故可通过阿贝折光仪分析料液的折射率,从而得到浓度。
这种含水测定方法的特点是方便快捷、操作简单,但精度稍低;若要实现高精度的测量,可利用气相色谱进行浓度分析。
混合料液的折射率与效率分数(以乙醇计)的关系如下。
40℃时m=58.2068-42.1941nD(1.3560<nD<1.3795)
式中m——料液的质量分数;
nD——料液的折射率。
五、操作要点
全回流时精馏操作实验量度:
1、对照流程图,熟悉精馏过程的流程,搞清仪表柜上按钮与各仪表对应的设备与测控点。
2、启动进料泵,向塔中供以乙醇—正丙醇料液,至塔釜高度的3/4左右。
3、启动塔釜加热及塔身伴热,塔顶离心式冷凝器冷却水控制阀处于开启状态。
4、适当调节加热电压,一段时间后,待塔操作方式参数稳定后,在塔顶、塔釜及相邻两块塔板上取样,用阿贝折光仪需要进行分析,测取两组数据。
5、实验完毕,停止加料,关闭和塔釜加热及塔身伴热,切断电源,清理现场。
六、数据整理与计算示例
在全回流、加热电压为86V的条件下测得下表数据:
以塔顶数据为例,计算过程如下:
1)摩尔分率计算
塔顶平均折光率nD=(nD1+nD2+nD3)/3=(1.3619+1.3618+1.3618)/3=1.36183塔顶料液质量分数m=58.2068-42.1941nD=58.2068-42.1941×1.36183=0.745468乙醇摩尔质量M=46.07kg∕kmol丙醇摩尔质量M=60.1kg∕kmol轻组分乙醇的摩尔分率xw=(m∕46.07)∕[m∕46.07+(1-m)∕60.1]
=(0.745468∕46.07)∕[0.745468∕46.07+(1-0.745468)∕60.1]
=0.792561
2)板效率计算
在三维空间系中绘制x—y图,用图解法求出理论板数:
篇二:
化工原理实验精馏实验
北京化工大学学生实验报告
学院:
化学工程学院姓名:
王敬尧
学号:
2010016068
专业:
化学工程与工艺
班级:
化工1012班
同组人员:
雍维、雷雄飞课程名称:
化工原理实验实验名称:
精馏实验实验发售日期2013.5.15
北京化工大学
实验五精馏实验
摘要:
本实验通过测定下所稳定此项工作状态下塔顶、塔釜及任意两块塔板的液相折光度,得到该处色谱法浓度,根据数据绘出x-y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。
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
①挑剔精馏的工艺流程,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-液接触状况。
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。
⑤测定全塔的浓度(或温度)分布。
⑥测定塔釜再沸器沸腾的沸腾给热乘积。
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。
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,其大小影响己烷着精馏操作的黏合效果和能耗。
回流比存在两种极限情况:
惟一回流比和全回流。
若塔在最小回流比下拆装,要完成分离任务,则必需无穷多塔板的精馏塔。
当然,这不符合工业实际,所以总和回流比只是一个尽可能操作限度。
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顶,这在生产中午时间性。
但是由于此刻所需理论此时板数最少,又易于达到稳定,故常在工业装置的开停车、克峰排除故障及科学研究时装配。
实际回流比常取最小回流比的1.2~2.0倍。
在精馏操作中,若回流系统显现出故障,操作方式情况会急剧恶化,分离效果也将变坏。
1
板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)总板效率E
E=N/Ne
式中E——总板效率;N——理论板数(不包括塔釜);
Ne——实际板数。
(2)单板效率Eml
Eml=(xn-1-xn)/(xn-1-xn*)
式中Eml——以液相浓度表示的单板效率;
xn,xn-1——第n块板和第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、板型及负荷是影响单板效率的重要因数。
当物系与板型确定后,可通过改变耗电气液能耗达到最高板效率;对于不同的板型,可以保持相同的物系相同及拆装条件下,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,常用于板式和塔设计中。
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,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
Q=αA△tm
式中Q——加热量,kw;
α——沸腾给热系数,kw/(m2*K);
A——传热面积,m2;
△tm——加热器光滑与主体温度之差,℃。
若加热器的壁面温度为ts,和塔釜内液体的主体温度为tw,则上式可改写为
Q=aA(ts-tw)
由于塔釜再沸器为直接电加热,则加热量Q为
Q=U/R
式中U——灭弧的加热电压,V;R——电加热器的电阻,Ω。
2
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三、装置和流程
本实验的流程如图1所示,主要有精馏塔、回流分配系统及测控系
统组成。
1.精馏塔
精馏塔为筛板塔,全塔共八块塔板,塔身的结构尺寸为:
塔径∮(57×3.5)mm,塔板间距80mm;溢流管截面积78.5mm2,溢流堰高12mm,底隙高度6mm;每块塔板开有43个直径为1.5mm的小孔,正三角形排列,孔间距为6mm。
为了便于观察踏板上的汽-液接触情况,塔身设有一节玻璃视盅,在第1-6块塔板上均有液相取样口。
蒸馏釜尺寸为∮108mm×4mm×400mm.塔釜装有液位计、电加热器(1.5kw)、控温电热器(200w)、温度计接口、测压口和取样口,分别用于观测釜内谢尔丁液面高度,加热料液,控制电加热装置,测量塔釜温度,测量塔顶与塔釜的压差和塔釜液取样。
由于本实验所取试样为和塔釜液相物料,故塔釜内可视为一块理论板。
塔顶冷凝器为一蛇管式换热器,换热面积为0.06m2,管外走冷却液。
图1精馏开关和流程示意图
1.塔顶冷凝器
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- 化工 原理 筛板 精馏 实验 报告