板式精餾塔效率測定

序號：01化工原理實驗報告實驗名稱：板式精餾塔效率測定學(xué)院：化學(xué)工程學(xué)院專業(yè)：化學(xué)工程與工藝班級：化工09－5班姓名：陳茜茜學(xué)號09402010501同組者姓名：陳俊燕孫彬芳陳益益沈佳璐林森森何可欣指導(dǎo)教師：史玉立日期：2011年10月13日一、實驗?zāi)康臏y定精餾塔在全回流條件下的全塔效率。測定精餾塔在全回流條件下塔體濃度（溫度）分布。熟悉精餾塔的操作。二、實驗原理在精餾過程中，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多次部分汽化部分冷凝，進行傳熱與傳質(zhì)，使混合液達到一定程度的分離。回流是精餾操作的必要條件，塔頂?shù)幕亓髁颗c采出量之比稱為回流比?；亓鞅仁蔷s操作的主要參數(shù)，它的大小直接影響精餾操作的分離效果和能耗。若塔在最小回流比下操作，要完成分離任務(wù)，則需要無窮多塊塔板，在工業(yè)上是不可行的。若在全回流下操作，既無任何產(chǎn)品的采出，也無任何原料的加入，塔頂?shù)睦淠喝糠祷氐剿?，這在生產(chǎn)中無任何意義。但是，由于此時所需理論板數(shù)最少，易于達到穩(wěn)定，故常在科學(xué)研究及工業(yè)裝置的開停車及排除故障時采用。通?；亓鞅热∽钚』亓鞅鹊?.2～2.0倍。板式精餾塔中汽液兩相在各塔板上相互接觸而發(fā)生傳質(zhì)作用，由于接觸時間短暫和不夠充分，并且汽相上升也有一些霧沫夾帶，因此其傳質(zhì)效率總不會達到理論板效果。通常用塔板效率來表示塔板上傳質(zhì)的完善程度。塔板效率是體現(xiàn)塔板性能及操作狀況的主要參數(shù)。影響塔板效率的因素很多，大致歸納為：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)以及操作條件等，由于影響塔板效率的因素相當(dāng)復(fù)雜，目前仍以實驗的方法測定。1、總板效率E（或全塔的效率）：反映全塔中各層塔板的平均分離效果，常用于板式塔的設(shè)計。

式中E——總板效率

N——理論板數(shù)

——實際板數(shù)理論板層數(shù)NT的求法可用M-T圖解法。本實驗是使用乙醇－水二元物系在全回流條件下操作，只需測定塔頂流出液組成xD和釜液組成xw，即可用圖解法求得NT，實際板層數(shù)Np為已知，所以利用式(4-30)可求得塔效率E。2、單板效率若相鄰兩塊塔板設(shè)有液體取樣口，則可通過測定液相組成xn-1和xn求得第n塊板在全回流下的單板效率EmL。 而全回流時，yn＝xn-1式中：xn-1—離開上塊板的液相中易揮發(fā)組分摩爾分率；xn―離開下塊板的液相中易揮發(fā)組分摩爾分率；yn―離開下塊板的氣相中易揮發(fā)組分摩爾分率；xn*―與yn成平衡的液相組成摩爾分率，以xn-1作為

氣相組成在平衡線上查得。三、實驗設(shè)備精餾裝置流程示意圖1、塔頂冷凝器2、塔身3、視盅4、塔釜5、控溫棒釜液冷卻器7、塔釜加熱棒8、回流分配器9、轉(zhuǎn)子流量計10、原料罐11、穩(wěn)壓罐12、原料泵全回流精餾塔圖1—塔釜取樣口；2—蒸餾釜；3—料液指示計；4—塔體；5—冷凝器；6—流量計；7—塔頂取樣口；8—不凝氣排放口；9—溫度計四、實驗步驟配制乙醇含量為15％（體積分率）左右的乙醇—水料液,。啟動原料泵，向塔中供料至塔釜液面達250~300mm。啟動塔釜加熱及塔身伴熱，觀察塔釜、塔身、塔頂溫度及塔板上的氣液接觸狀況（觀察視盅），發(fā)現(xiàn)塔頂溫度開始上升時，打開塔頂冷凝器的冷卻水控制閥。測定全回流條件下的單板效率及全塔效率：在不采出的情況下，全回流一段時間，待該塔操作參數(shù)穩(wěn)定后，即可在塔頂、塔釜及相鄰的塔板上取樣，用阿貝折光儀進行分析，記錄數(shù)據(jù)及相關(guān)的操作參數(shù)。實驗完畢后，停止加料，關(guān)閉塔釜加熱及塔身伴熱，待一段時間后（視盅內(nèi)無下降料液時），切斷塔頂冷凝器及塔釜液冷卻器的供水。五、注意事項1、塔釜液位應(yīng)在250—300mm之間，不要過低，以免加熱是燒壞電加熱器。2、做實驗時，要開啟塔頂放空閥，以保證精餾塔的常壓操作；3、正常操作時塔板壓降小于250mmH2O。若操作時塔板壓降過高，應(yīng)及時增加冷卻水量，并對塔釜加熱量進行調(diào)節(jié)；4、取樣時，應(yīng)選用較細的針頭，以免損傷氟膠墊而漏液；5、原料泵切勿空轉(zhuǎn)。六、原始實驗數(shù)據(jù)（附頁）折光率的測定塔頂折光率：1.363XD=0.92塔釜折光率：1.335XW=0.0152．溫度分布塔板123456789溫度/℃80.480.881.682.695.199.199.999.9100七、數(shù)據(jù)處理1、全塔效率根據(jù)化工原理下冊P.37數(shù)據(jù)，畫出x-y平衡線方程，再根據(jù)XD和XW，用圖解法求理論板數(shù)NT常壓下乙醇—水溶液的X-Y圖由圖可得理論板數(shù)為8塊（不包括再沸器）總板效率=8/9=88.89%2、塔體溫度分布八、結(jié)果分析與討論1、實驗時冷凝水流量過小，導(dǎo)致少量乙醇揮發(fā)，影響實驗數(shù)據(jù)的測定。2、用阿貝折射儀測量時，速度不夠迅速，導(dǎo)致乙醇揮發(fā)，導(dǎo)致測得的折射率偏小。3、阿貝折射儀讀取時有誤差。九、思考題1、精餾塔塔頂為什么要放空閥？若操作時放空閥被關(guān)閉，會出現(xiàn)什么情況？答：開啟塔頂放空閥，以保證精餾塔的常壓操作。若操作時放空閥被關(guān)閉，塔內(nèi)壓力會過高，容易發(fā)生爆炸。2、實驗時若發(fā)現(xiàn)塔板壓降高于正常值，試分析壓降