化工原理篩板塔精餾實驗報告

13/13化工原理篩板塔精餾實驗報告篇一：化工原理實驗報告_精餾化工原理實驗報告實驗名稱：精餾實驗班級：生工xx姓名：學(xué)號：xxx同組人：xxx日期：xxx精餾實驗一、摘要及關(guān)鍵詞摘要：精餾是實現(xiàn)液相混合物液液別離的重要方法，而精餾塔是化工生產(chǎn)中進(jìn)行別離過程的主要單元，板式精餾塔為其主要形式。本實驗在常溫、常壓下用工程模擬的方法模擬精餾塔在全回流的狀態(tài)下的操作情況，從而計算總板效率和單板效率，并分析影響單板效率的主要因素，最終得以提高塔板效率。關(guān)鍵詞：精餾，板式塔，理論板數(shù)，總板效率，單板效率二、目的及任務(wù)1、熟悉精餾的工藝流程，掌握精餾實驗的操作方法。2、了解板式塔的結(jié)構(gòu)，觀察塔板上汽-液接觸狀況。3、測定全回流時的全塔效率及單板效率。三、根本理論及原理在板式精餾塔中，由塔釜產(chǎn)生的蒸汽沿塔板逐板上升與來自塔頂逐板下降的回流液，在塔板上實現(xiàn)屢次接觸，進(jìn)行傳熱與傳質(zhì)，使混合液到達(dá)一定程度的別離?；亓魇蔷s操作得以實現(xiàn)的根底。塔頂?shù)幕亓饕号c采出量之比，稱為回流比?；亓鞅仁蔷s操作的重要參數(shù)之一，其大小影響著精餾操作的別離效果和能耗?；亓鞅却嬖趦煞N極限情況：最小回流比和全回流。假設(shè)塔在最小回流比下操作，要完成別離任務(wù)，那么需要有無窮多塊塔板的精餾塔。當(dāng)然，這不符合工業(yè)實際，所以最小回流比只是一個操作限度。假設(shè)操作處于全回流時，既無任何產(chǎn)品采出，也無任何原料參加，塔頂?shù)睦淠喝糠祷厮?，這在生產(chǎn)中無實驗意義。但是，由于此時所需理論板數(shù)最少，又易于到達(dá)穩(wěn)定，故常在工業(yè)裝置中的開停車、排除故障及科學(xué)研究時采用。實際回流比常取最小回流比的1.2~2.0倍。在精餾塔操作中，假設(shè)回流系統(tǒng)出現(xiàn)故障，操作情況會急劇惡化，別離效果也將變壞。板效率是表達(dá)塔板性能及操作狀況的主要參數(shù)，有以下兩種定義方法。(1)總板效率EE?NNe式中E——總板效率；N——理論板數(shù)〔不包括塔釜〕；Ne——實際板數(shù)?！?〕單板效率EmlEml,n?xn?1?xn*xn?1?xn式中Eml,n——以液相濃度表示的單板效率；Xn，Xn-1——第n塊板和第〔n-1〕塊板的液相濃度；Xn*——與第n塊板氣相濃度相平衡的液相濃度；總板效率與單板效率的數(shù)值常由實驗測定。單板效率是評價塔板性能優(yōu)劣的重要數(shù)據(jù)。物系性質(zhì)、板型及操作負(fù)荷是影響單板效率的重要因數(shù)。當(dāng)物系與板型確定后，可通過改變汽液符合到達(dá)最高的板效率；對于不同的板型，可以在保持相同的物系及操作條件下，測定其單板效率，以評價其性能優(yōu)劣?？偘逍史从橙魉宓钠骄鶆e離效果，常用于板式塔設(shè)計中。四、實驗流程及儀表本實驗的流程如下列圖所示，主要有精餾塔、回流分配裝置及測控系統(tǒng)組成。1．精餾塔精餾塔為篩板塔，全塔共八塊塔板，塔身的結(jié)構(gòu)尺寸為：塔徑∮〔57×3.5〕mm，塔板間距80mm；溢流管截面積78.5mm2,溢流堰高12mm，底隙高度6mm；每塊塔板開有43個直徑為1.5mm的小孔，正三角形排列，孔間距為6mm。為了便于觀察踏板上的汽-液接觸情況，塔身設(shè)有一節(jié)玻璃視盅，在第1-6塊塔板上均有液相取樣口。蒸餾釜尺寸為∮108mm×4mm×400mm.塔釜裝有液位計、電加熱器〔1.5kw〕、控溫電熱器〔200w〕、溫度計接口、測壓口和取樣口，分別用于觀測釜內(nèi)液面高度，加熱料液，控制電加熱裝置，測量塔釜溫度，測量塔頂與塔釜的壓差和塔釜液取樣。由于本實驗所取試樣為塔釜液相物料，故塔釜內(nèi)可視為一塊理論板。塔頂冷凝器為一蛇管式換熱器，換熱面積為0.06m2，管外走蒸汽，管內(nèi)走冷卻水。圖1精餾裝置和流程示意圖1—塔頂冷凝器；2—回流比分配器；3—塔身；4—轉(zhuǎn)子流量計；5—視盅；6—塔釜；7—塔釜加熱器；8—控溫加熱器；9—支座；10—冷卻器；11—原料液罐；12—緩沖罐；13—進(jìn)料泵；14—塔頂放氣閥2．回流分配裝置回流分配裝置由回流分配器與控制器組成?？刂破饔煽刂苾x表和電磁線圈構(gòu)成?；亓鞣峙淦饔刹Ａе瞥?，它由一個入口管、兩個出口管及引流棒組成。兩個出口管分別用于回流和采出。引流棒為一根∮4mm的玻璃棒，內(nèi)部裝有鐵芯，塔頂冷凝器中的冷凝液順著引流棒流下，在控制器的控制下實現(xiàn)塔頂冷凝器的回流或采出操作。即當(dāng)控制器電路接通后，電磁圈將引流棒吸起，操作處于采出狀態(tài)；當(dāng)控制器電路斷開時，電磁線圈不工作，引流棒自然下垂，操作處于回流狀態(tài)。此回流分配器可通過控制器實現(xiàn)手動控制，也可通過計算機(jī)實現(xiàn)自動控制。3．測控系統(tǒng)在本實驗中，利用人工智能儀表分別測定塔頂溫度、塔釜溫度、塔身伴熱溫度、塔釜加熱溫度、全塔壓降、加熱電壓、進(jìn)料溫度及回流比等參數(shù)，該系統(tǒng)的引入，不僅使實驗跟更為簡便、快捷，又可實現(xiàn)計算機(jī)在線數(shù)據(jù)采集與控制。4．物料濃度分析本實驗所用的體系為乙醇-正丙醇，由于這兩種物質(zhì)的折射率存在差異，且其混合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與折射率有良好的線性關(guān)系，故可通過阿貝折光儀分析料液的折射率，從而得到濃度。這種測定方法的特點是方便快捷、操作簡單，但精度稍低；假設(shè)要實現(xiàn)高精度的測量，可利用氣相色譜進(jìn)行濃度分析?；旌狭弦旱恼凵渎逝c質(zhì)量分?jǐn)?shù)〔以乙醇計〕的關(guān)系如下。40℃時m=58.2068-42.1941nD〔1.3560<nD<1.3795〕式中m——料液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；nD——料液的折射率。五、操作要點全回流時精餾操作實驗測定：1、對照流程圖，熟悉精餾過程的流程，搞清儀表柜上按鈕與各儀表對應(yīng)的設(shè)備與測控點。2、啟動進(jìn)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、啟動塔釜加熱及塔身伴熱，塔頂冷凝器冷卻水控制閥處于開啟狀態(tài)。4、適當(dāng)調(diào)節(jié)加熱電壓，一段時間后，待塔操作參數(shù)穩(wěn)定后，在塔頂、塔釜及相鄰兩塊塔板上取樣，用阿貝折光儀進(jìn)行分析，測取兩組數(shù)據(jù)。5、實驗完畢，停止加料，關(guān)閉塔釜加熱及塔身伴熱，切斷電源，清理現(xiàn)場。六、數(shù)據(jù)整理與計算例如在全回流、加熱電壓為86V的條件下測得以下數(shù)據(jù)：以塔頂數(shù)據(jù)為例，計算過程如下：1〕摩爾分率計算塔頂平均折光率nD=〔nD1+nD2+nD3〕/3=(1.3619＋1.3618+1.3618)/3＝1.36183塔頂料液質(zhì)量分?jǐn)?shù)m=58.2068-42.1941nD=58.2068-42.1941×1.36183=0.745468乙醇摩爾質(zhì)量M＝46.07kg∕kmol丙醇摩爾質(zhì)量M＝60.1kg∕kmol輕組分乙醇的摩爾分率xw＝(m∕46.07)∕[m∕46.07＋(1－m)∕60.1]＝(0.745468∕46.07)∕[0.745468∕46.07＋(1－0.745468)∕60.1]＝0.7925612〕板效率計算在直角坐標(biāo)系中繪制x—y圖，用圖解法求出理論板數(shù)：篇二：化工原理實驗精餾實驗報告北京化工大學(xué)學(xué)生實驗報告學(xué)院：化學(xué)工程學(xué)院姓名：王敬堯?qū)W號：2023016068專業(yè)：化學(xué)工程與工藝班級：化工1012班同組人員：雍維、雷雄飛課程名稱：化工原理實驗實驗名稱：精餾實驗實驗日期2023.5.15北京化工大學(xué)實驗五精餾實驗摘要：本實驗通過測定穩(wěn)定工作狀態(tài)下塔頂、塔釜及任意兩塊塔板的液相折光度，得到該處液相濃度，根據(jù)數(shù)據(jù)繪出x-y圖并用圖解法求出理論塔板數(shù)，從而得到全回流時的全塔效率及單板效率。通過實驗，了解精餾塔工作原理。關(guān)鍵詞：精餾，圖解法，理論板數(shù)，全塔效率，單板效率。一、目的及任務(wù)①熟悉精餾的工藝流程，掌握精餾實驗的操作方法。②了解板式塔的結(jié)構(gòu)，觀察塔板上汽-液接觸狀況。③測定全回流時的全塔效率及單塔效率。④測定局部回流時的全塔效率。⑤測定全塔的濃度〔或溫度〕分布。⑥測定塔釜再沸器的沸騰給熱系數(shù)。二、根本原理在板式精餾塔中，由塔釜產(chǎn)生的蒸汽沿塔逐板上升與來自塔頂逐板下降的回流液，在塔板上實現(xiàn)屢次接觸，進(jìn)行傳熱與傳質(zhì)，使混合液到達(dá)一定程度的別離?；亓魇蔷s操作得以實現(xiàn)的根底。塔頂?shù)幕亓髁颗c采出量之比，稱為回流比。回流比是精餾操作的重要參數(shù)之一，其大小影響著精餾操作的別離效果和能耗?；亓鞅却嬖趦煞N極限情況：最小回流比和全回流。假設(shè)塔在最小回流比下操作，要完成別離任務(wù)，那么需要無窮多塔板的精餾塔。當(dāng)然，這不符合工業(yè)實際，所以最小回流比只是一個操作限度。假設(shè)操作處于全回流時，既無任何產(chǎn)品采出，也無原料參加，塔頂?shù)睦淠喝糠祷厮?，這在生產(chǎn)中午實際意義。但是由于此時所需理論板數(shù)最少，又易于到達(dá)穩(wěn)定，故常在工業(yè)裝置的開停車、排除故障及科學(xué)研究時采用。實際回流比常取最小回流比的1.2～2.0倍。在精餾操作中，假設(shè)回流系統(tǒng)出現(xiàn)故障，操作情況會急劇惡化，別離效果也將變壞。1板效率是表達(dá)塔板性能及操作狀況的主要參數(shù)，有以下兩種定義方法?！?〕總板效率EE=N/Ne式中E——總板效率；N——理論板數(shù)〔不包括塔釜〕；Ne——實際板數(shù)。(2)單板效率EmlEml=(xn-1-xn)/(xn-1-xn*)式中Eml——以液相濃度表示的單板效率；xn，xn-1——第n塊板和第n-1塊板的液相濃度；xn*——與第n塊板氣相濃度相平衡的液相濃度?？偘逍逝c單板效率的數(shù)值通常由實驗測定。單板效率是評價塔板性能優(yōu)劣的重要數(shù)據(jù)。物系性質(zhì)、板型及操作負(fù)荷是影響單板效率的重要因數(shù)。當(dāng)物系與板型確定后，可通過改變氣液負(fù)荷到達(dá)最高板效率；對于不同的板型，可以保持相同的物系及操作條件下，測定其單板效率，以評價其性能的優(yōu)劣?？偘逍史从橙魉宓钠骄鶆e離效果，常用于板式塔設(shè)計中。假設(shè)改變塔釜再沸器中加熱器的電壓，塔內(nèi)上升蒸汽量將會改變，同時，塔釜再沸器電加熱器外表的溫度將發(fā)生變化，其沸騰給熱系數(shù)也將發(fā)生變化，從而可以得到沸騰給熱系數(shù)與加熱量的關(guān)系。由牛頓冷卻定律，可知Q=αA△tm式中Q——加熱量，kw;α——沸騰給熱系數(shù)，kw/(m2*K);A——傳熱面積，m2;△tm——加熱器外表與主體溫度之差，℃。假設(shè)加熱器的壁面溫度為ts,塔釜內(nèi)液體的主體溫度為tw,那么上式可改寫為Q=aA(ts-tw)由于塔釜再沸器為直接電加熱，那么加熱量Q為Q=U/R式中U——電加熱的加熱電壓，V;R——電加熱器的電阻，Ω。22三、裝置和流程本實驗的流程如圖1所示，主要有精餾塔、回流分配裝置及測控系統(tǒng)組成。1.精餾塔精餾塔為篩板塔，全塔共八塊塔板，塔身的結(jié)構(gòu)尺寸為：塔徑∮〔57×3.5〕mm，塔板間距80mm；溢流管截面積78.5mm2,溢流堰高12mm，底隙高度6mm；每塊塔板開有43個直徑為1.5mm的小孔，正三角形排列，孔間距為6mm。為了便于觀察踏板上的汽-液接觸情況，塔身設(shè)有一節(jié)玻璃視盅，在第1-6塊塔板上均有液相取樣口。蒸餾釜尺寸為∮108mm×4mm×400mm.塔釜裝有液位計、電加熱器〔1.5kw〕、控溫電熱器〔200w〕、溫度計接口、測壓口和取樣口，分別用于觀測釜內(nèi)液面高度，加熱料液，控制電加熱裝置，測量塔釜溫度，測量塔頂與塔釜的壓差和塔釜液取樣。由于本實驗所取試樣為塔釜液相物料，故塔釜內(nèi)可視為一塊理論板。塔頂冷凝器為一蛇管式換熱器，換熱面積為0.06m2，管外走冷卻液。圖1精餾裝置和流程示意圖1．塔頂冷凝器2．塔身3．視盅4．塔釜5．控溫棒6．支座7．加熱棒8．塔釜液冷卻器9．轉(zhuǎn)子流量計10．回流分配器11．原料液罐12．原料泵13．緩沖罐14．加料口15．液位計32.回流分配裝置回流分配裝置由回流分配器與控制器組成?？刂破饔煽刂苾x表和電磁線圈構(gòu)成?；亓鞣峙淦饔刹Ａе瞥?，它由一個入口管、兩個出口管及引流棒組成。兩個出口管分別用于回流和采出。引流棒為一根∮4mm的玻璃棒，內(nèi)部裝有鐵芯，塔頂冷凝器中的冷凝液順著引流棒流下，在控制器的控制下實現(xiàn)塔頂冷凝器的回流或采出操作。即當(dāng)控制器電路接通后，電磁圈將引流棒吸起，操作處于采出狀態(tài)；當(dāng)控制器電路斷開時，電磁線圈不工作，引流棒自然下垂，操作處于回流狀態(tài)。此回流分配器可通過控制器實現(xiàn)手動控制，也可通過計算機(jī)實現(xiàn)自動控制。3.測控系統(tǒng)在本實驗中，利用人工智能儀表分別測定塔頂溫度、塔釜溫度、塔身伴熱溫度、塔釜加熱溫度、全塔壓降、加熱電壓、進(jìn)料溫度及回流比等參數(shù)，該系統(tǒng)的引入，不僅使實驗跟更為簡便、快捷，又可實現(xiàn)計算機(jī)在線數(shù)據(jù)采集與控制。4．物料濃度分析本實驗所用的體系為乙醇-正丙醇，由于這兩種物質(zhì)的折射率存在差異，且其混合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與折射率有良好的線性關(guān)系，故可通過阿貝折光儀分析料液的折射率，從而得到濃度。這種測定方法的特點是方便快捷、操作簡單，但精度稍低；假設(shè)要實現(xiàn)高精度的測量，可利用氣相色譜進(jìn)行濃度分析?；旌狭弦旱恼凵渎逝c質(zhì)量分?jǐn)?shù)〔以乙醇計〕的關(guān)系如下。?=58.9149—42.5532nD式中?——料液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；nD——料液的折射率〔以上數(shù)據(jù)為由實驗測得〕。四、操作要點①對照流程圖，先熟悉精餾過程中的流程，并搞清儀表上的按鈕與各儀表相對應(yīng)的設(shè)備與測控點。②全回流操作時，在原料貯罐中配置乙醇含量20%～25%〔摩爾分?jǐn)?shù)〕左右的乙醇-正丙醇料液，啟動進(jìn)料泵，向塔中供料至塔釜液面達(dá)250～300mm。③啟動塔釜加熱及塔身伴熱，觀察塔釜、塔身t、塔頂溫度及塔板上的氣液4篇三：精餾實驗實驗報告化工原理實驗精餾實驗化學(xué)工程學(xué)院化實1101石曉林2023011102同組人：馬增鑫王景元黃銳實驗地點：北京化工大學(xué)化工原理實驗室實驗日期：2023年4月28日一、目的及任務(wù)①熟悉精餾的工藝流程，掌握精餾實驗的操作方法。②了解板式塔的結(jié)構(gòu)，觀察踏板上氣-液接觸狀況。③了解全回流時的全塔效率以及單板效率。④測定局部回流時的全塔效率。⑤測定全塔的濃度〔或溫度〕分布。⑥測定塔釜再沸器的沸騰給熱系數(shù)。二、根本原理在板式精餾塔中，有塔釜產(chǎn)生的蒸汽沿著塔逐板上升與來自塔頂逐板下降的回流液，在塔板上實現(xiàn)屢次接觸，進(jìn)行傳質(zhì)與傳熱，使混合液到達(dá)一定程度的別離?；亓魇蔷s操作得以實現(xiàn)的根底。塔頂?shù)幕亓髁颗c采出量之比，稱作回流比。回流比是精餾操作的重要參數(shù)之一，其大小影響著精餾操作的的別離效果和能耗?；亓鞅却嬖趦煞N界限之狀況：最小回流比和全回流。假設(shè)塔在最下回流比操作，要完成別離任務(wù)，那么須有無窮多塊塔板的精餾塔。當(dāng)然，這不符合工業(yè)實際，所以最小回流比只是一個操作限度。假設(shè)操作處于全回流時，既無產(chǎn)品采出，也無原料參加，塔頂?shù)睦淠喝糠祷厮?，這在生產(chǎn)中無實驗意義。但是此時所需理論塔板數(shù)最少，有易于到達(dá)穩(wěn)定，故在工業(yè)裝置的開停車、排除故障和科學(xué)研究時采用。實際回流比常取最小回流比的1.2-2.0倍。在精餾操作中，假設(shè)回流系統(tǒng)發(fā)生故障，操作情況會急劇惡化，別離效果也將變壞。板效率是表達(dá)塔板性能及操作狀況的主要參數(shù)，有以下兩種定義方法。⑴總板效率EE?NNe式中E—總板效率；N—理論板數(shù)〔不包括塔釜〕；Ne—實際板數(shù)。⑵單板效率EmlEml?xn?1?xn*xn?1?xn式中Eml————以液相濃度表示的單板效率；xn,xn-1————第n塊板和〔n-1〕塊板的液相濃度；xn*——與第n塊板氣相濃度相平衡的液相濃度?？偘逍逝c單板效率的數(shù)值通常由實驗測定。單板效率是評價塔板性能優(yōu)劣的重要數(shù)據(jù)。物系性質(zhì)、版型及操作負(fù)荷是影響單板效率的重要因數(shù)。當(dāng)物系與板型確定后，可通過改變氣液負(fù)荷到達(dá)最高的板效率；對于不同的板型可以再保持相同的物系及操作條件下，確定其單板效率，以評價其性能的優(yōu)劣?？偘逍史从橙魉宓钠骄鶆e離效果，常用于板式塔設(shè)計中。假設(shè)改變塔釜再沸器中的加熱器的電壓，塔內(nèi)上升蒸汽量將會發(fā)變化，同時，塔釜再沸器加熱器外表的溫度將會發(fā)生變化，其沸騰給熱系數(shù)也將發(fā)生變化，從而可以得到沸騰給熱系數(shù)與加熱量的關(guān)系。由牛頓冷卻定律，可知Q??A?tm式中Q——加熱量，kW；?——沸騰給熱系數(shù)，kW/(m2·K)；A——傳熱面積，m2；?tm——加熱器外表與溫度主體溫度之差，℃。假設(shè)加熱器的壁溫為ts，塔釜內(nèi)液體的主體溫度為tw，那么上式可以改寫為Q??A(ts?tw)由塔釜再沸器為直接加熱器，那么其加熱量Q為U2Q?〔5〕R式中U—電加熱器加熱電壓，V；R—電加熱器的電阻，?。三、裝置及流程本實驗的流程如圖1所示，主要由精餾塔、回流分配裝置及測控系統(tǒng)組成。圖1、精餾塔祖裝置和流程示意1、塔頂冷凝器；2、回流比分配器；3、塔身；4、轉(zhuǎn)子流量計；5、視盅；6、塔釜；7、塔釜加熱器；8、控溫加熱器；9、支座；10、冷卻器；11、原料液罐；12、緩沖罐；13、進(jìn)料泵；14、塔頂放氣閥；1、精餾塔精餾塔為篩板塔，共有8塊塔板，塔身的結(jié)構(gòu)尺寸為：塔內(nèi)徑為φ〔57X3.5)mm，2塔板間距為80mm，溢流管截面積為78.5mm，溢流堰高為12mm，底隙高度為6mm，每塊塔板上開有43個直徑為1.5mm的小孔，正三角形排列，孔間距為6mm。為了便于觀察塔板上的氣液接觸狀況，在塔身設(shè)有一節(jié)玻璃視盅。在各板上均有液相取樣口。蒸餾釜的尺寸φ108×4×400mm。裝有液面計、電加熱棒〔1500W〕、控溫電熱棒〔200W〕、溫度計接口、測壓口和取樣口，分別用于觀測釜內(nèi)液面高度、控制電加熱量、測量釜溫、測量塔板壓降和塔釜液相取樣。塔頂冷凝器為一蛇管式換熱器，換熱面積為0.06m2，管外走蒸汽，管內(nèi)走冷卻水。2、回流分配裝置回流分配裝置由回流分配器與控制器組成?？刂破饔煽刂苾x表和電磁線圈構(gòu)成?；亓鞣峙淦饔刹Ａе瞥?，它由一個入口管、兩個出口管及引流棒組成。兩個出口管分別用于回流和采出。引流棒為一根?4mm的玻璃棒，內(nèi)部裝有鐵芯，塔頂冷凝器中的冷凝液順著引流棒流下，在控制器的控制下實現(xiàn)塔頂冷凝器的回流或采出操作。即當(dāng)控制器電路接通后，電磁線圈將引流棒吸起，操作處于采出狀態(tài)。當(dāng)控制器電路斷路時，電磁線圈不工作，引流棒自然下垂，操作處于回流狀態(tài)。此回流分配器既可通過控制器實現(xiàn)手動控制，也可通過計算機(jī)實現(xiàn)自動控制。3、測控系統(tǒng)在本實驗中，利用人工智能儀表分別測定塔定溫度、塔釜溫度、塔身伴熱溫度、塔釜加熱溫度、全塔壓降、加熱電壓、進(jìn)料溫度及回流比等參數(shù)，該系統(tǒng)的引入，不僅使實驗更為簡便、快捷，又可實現(xiàn)計算機(jī)在線數(shù)據(jù)采集與控制。4、物料濃度分布本實驗所用的體系為乙醇-正丙醇，由于這兩種物質(zhì)的折射率存在差異，且其混合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與折射率有良好的線性關(guān)系，故可通過阿貝折光儀〔使用方法詳見第六章〕分析料液的折射