實驗四精餾乙醇水實驗

實驗四 精餾（乙醇-水）實驗一、基本原理：1、在板式蒸餾塔中，混合液的蒸汽逐板上升，回流液逐板下降，氣液兩相在塔板上接觸，實現(xiàn)傳質(zhì)、傳熱過程而達到分離的目的。如果在每層塔板上，上升的蒸汽與下降的液體處于平衡狀態(tài)，則該塔板稱之為理論塔板。然而在實際操做過程中由于接觸時間有限，氣液兩相不可能達到平衡，即實際塔板的分離效果達不到一塊理論塔板的作用。因此，完成一定的分離任務(wù)，精餾塔所需的實際塔板數(shù)總是比理論塔板數(shù)多。對于雙組分混合液的蒸餾，若已知汽液平衡數(shù)據(jù)，測得塔頂流出液組成Xd、釜殘液組成Xw，液料組成Xf及回流比R和進料狀態(tài)，就可用圖解法在 y-x圖上，或用其他方法求出理論塔板數(shù) Nt。精餾塔的全塔效率 Et為理論塔板數(shù)與實際塔板數(shù)N之比，既：Et=Nt/N影響塔板效率的因素很多，大致可歸結(jié)為：流體的物理性質(zhì)（如粘度、密度、相對揮發(fā)度和表面張力等）、塔板結(jié)構(gòu)以及塔的操作條件等。由于影響塔板效率的因素相當復(fù)雜，目前塔板效率仍以實驗測定給出。2、精餾塔的單板效率Em可以根據(jù)氣相（或液相）通過測定塔板的濃度變化進行計算。若以液相濃度變化計算，則為：Eml=(Xn-1-Xn)/(X n-1-Xn*)若以氣相濃度變化計算，則為：Emv=(Yn-Yn+1)/(Y n*-Yn-1)式中：Xn-1----- 第n-1塊板下降的液體組成，摩爾分率；Xn------- 第n塊板下降的液體組成，摩爾分率；Xn*------ 第n塊板上與升蒸汽 Yn相平衡的液相組成，摩爾分率；Yn+1----- 第n+1塊板上升蒸汽組成，摩爾分率；Yn------- 第n塊板上升蒸汽組成，摩爾分率；Yn*------ 第n塊板上與下降液體 Xn相平衡的氣相組成，摩爾分率。在實驗過程中，只要測得相鄰兩塊板的液相（或氣相）組成，依據(jù)相平衡關(guān)系，按上述兩式即可求得單板效率Em.二、設(shè)備參數(shù)：1）精餾塔——精餾塔采用篩板結(jié)構(gòu)，塔身用直徑Φ57X3.5mm的不銹鋼管制成，共15塊塔板，塔板用板厚1mm的不銹鋼板；板間距為10mm；板上開孔率為4%，孔徑是2mm，孔數(shù)為21個，孔按三角形排列；降液管為直徑Φ14X2mm的不銹鋼管，堰高是10mm；在塔頂和塔釜中裝有銅電阻感溫計，并由儀表柜的溫度指示儀加以顯示。他有兩個進料口，分別在第11、13塊塔板，一般采用第11塊塔板進料。2）蒸餾釜為直徑Φ250X340X3mm不銹鋼材質(zhì)立式結(jié)構(gòu)，用二支1kW的SRY-2-1型電熱棒進行加熱，其中一支為恒溫加熱，另一支則用自耦變壓器調(diào)節(jié)控制，并由儀表柜上的電壓、電流表加以顯示。釜上有壓力計，以測量釜內(nèi)的壓力。（3）冷凝器——采用不銹鋼蛇管式冷凝器，蛇管為直徑Φ14X2mm，長是2500mm,用自來水作冷卻劑，冷凝器上方裝有排氣懸塞。4）原料——酒精摩爾比為0.2，溫度30℃三、計算方法、原理、公式：1）精餾塔的全塔效率Et為理論塔板數(shù)與實際塔板數(shù)N之比，既：Et=Nt/N2）精餾塔的單板效率Em可以根據(jù)氣相（或液相）通過測定塔板的濃度變化進行計算。若以液相濃度變化計算，則為：Eml=(X-X)/n-1n(Xn-1-Xn*)若以氣相濃度變化計算，則為：Emv=(Yn-Yn+1)/nn-1)(Y*-Y式中：Xn-1-----第n-1塊板下降的液體組成，摩爾分率Xn-------第n塊板下降的液體組成，摩爾分率Xn*------第n塊板上與升蒸汽Yn相平衡的液相組成，摩爾分率Yn+1-----第n+1塊板上升蒸汽組成，摩爾分率Yn-------第n塊板上升蒸汽組成，摩爾分率Yn*------第n塊板上與下降液體Xn相平衡的氣相組成，摩爾分率在實驗過程中，只要測得相鄰兩塊板的液相（或氣相）組成，依據(jù)相平衡關(guān)系，按上述兩式即可求得單板效率 Em。四、實驗步驟1、全回流進料（1）打開泵開關(guān)。在控制臺上用鼠標左鍵點擊泵電源開關(guān)的上端（帶白點的一端），打開泵電源開關(guān)。（2）打通進料的管線，依次打開閥門1、2、3，向塔釜進料，進料至液位計的紅點（正常液位標志）位置，完成進料。2、加熱全回流進料完成后，開始加熱，如圖所示：首先點擊加熱電源開關(guān)上端，打開加熱電源開關(guān)。用鼠標點擊加熱電壓調(diào)節(jié)手柄，左鍵增加電壓，每點擊一次加5伏，右鍵減少電壓，每點擊一次減5伏?；蛘咴陔妷猴@示欄內(nèi)用左鍵點擊一下，輸入所需的電壓（0~350伏），然后在控制臺窗口的空白處左鍵點擊即可完成輸入。3、全回流（1）注意衡壓加熱開始后，回流開始前，應(yīng)注意塔釜溫度和塔頂壓力的變化。當塔頂壓力超過一個大氣壓很多時（例如0.1atm以上），應(yīng)打開衡壓排氣閥進行排氣降壓。此時應(yīng)密切注視塔頂壓力，當降到一個大氣壓時，應(yīng)馬上關(guān)閉。注意：回流開始以后就不能再打開衡壓排氣閥，否則會影響結(jié)果。2）塔頂?shù)睦鋮s水默認全開，當塔釜溫度達到91度左右時，開始有冷凝液出現(xiàn)（在塔頂及儲液罐之間有細線閃爍）。此時鼠標左鍵點擊回流支路上的轉(zhuǎn)子流量計，如圖所示：鼠標左鍵點擊轉(zhuǎn)子流量計上的流量調(diào)節(jié)旋鈕，左鍵增加，右鍵減少。也可以在開度顯示框內(nèi)填入所需的開度（0~100，百分比），然后在流量計上左鍵點擊即可。調(diào)節(jié)閥的開度到100，開始全回流。4、讀取全回流數(shù)據(jù)鼠標左鍵點擊“組份測試”可看到組份含量（真實實驗用儀器檢測，此處簡化），如圖所示。開始全回流10分鐘以上，組份基本穩(wěn)定達到正