板式塔精馏实验.docx

化工基础实验报告
实验名称板式塔精馏实验
班级姓名学号成绩
实验时间同组成员______

实验目的
观察板式塔气、液两相流动状态。
测定回流比对精馏操作的影响。
测定板式塔总板效率与空塔气速的关系
观察新型斜孔多溢流塔板的结构与工况
了解精馏流程安排及操作
二、基本原理
板式塔是使用量大，运用范围广的重要气、液传质设备，评价塔板好坏一般根据处理量、板效率、阻力降、弹性和结构等因素。目前出现的多种塔板中鼓泡式塔板（以筛板塔、浮阀塔为代表）和喷射式塔板（以舌形、斜孔、网孔为代表）在工业上使用较多，板式塔作为气、液传质设备，既可用于吸收，也可用于精馏。用得多的是精馏操作。在精馏装置中，塔板是汽、液两相接触的场所，气相从塔底进入，回流从塔顶进入，气、液两相逆流接触在塔板上进行相际传质。使液相中易挥发组分进入汽相、汽相中难挥发组分转入液相。精馏塔所以能使液体混合物得到较完全的分离，关键在于回流的运用。从塔顶回流入塔的液体量与塔顶产品量之比称为回流比，它是精馏操作的一个重要控制参数，回流比数值的大小影响着精馏操作的分离效果与能耗。回流比可分为全回流，最小回流比和实际操作时采用的适宜回流比。
全回流是一种极限情况，它不加料也不出产品。塔顶冷凝量全部从塔顶回到塔内，这在生产上没有意义。但是这种操作容易达到稳定，故在装置开工和科学研究中常常采用。全回流时由于回流比为无穷大，当分离要求相同时比其它回流比所需理论板要少，故称全回流时所需理论板为最少理论板数。通常计算最少理论板用芬斯克方程。对于一定的分离要求，减少回流比，所需的理论板数增加，当减到某一回流比时，需要无穷多个理论板才能达到分离要求，这一回流比称为最小回流比Rm。最小回流比是操作另一极限，因为实际上不可能安装无限多块板的精馏塔，因此亦就不能选择Rm来操作。实际选用的回流比R应为Rm的一个倍数，这个倍数根据经验取为1.2～2。当体系的分离要求、进料组成和状态确定后，可以根据平衡线的形状由作图求出最小回流比。在精馏塔正常操作时，如果回流装置出现毛病，中断了回流，此时操作情况会发生明显变化。塔顶易挥发物组成下降，塔釜易挥发物组成随之上升，分离情况变坏。
板效率是反映塔板及操作好坏的重要指标，影响板效率的因素很多，当板型、体系决定以后，塔板上的气、液流量是板效率的主要影响因素，当塔的上升蒸气量不够，塔板上建立不了液层；若上升气速太大，又会产生严重夹带甚至于液泛，这时塔的分离效果大大下降。表示板效率的方法常用的有两种：
（1）总板效率E

式中：E——总板效率；
N——理论板数；
Ne——实际板数。
（2）单板效率Emv（气相默弗里效率）

式中：yn、yn+1——第n块和第（n+1）块气相组成；
yn*——与第n块板下降液体相平衡的气相组成。
总板效率的数值在设计中应用得很广泛，它常由实验测定。单板效率是评价塔板好坏的重要数据，针对不同板型，在实验时保持相同的体系和操作条件，对比它们的单板效率就可以确定其优劣，因此在科研中常常运用。
三、实验装置
本实验装置由精馏塔、塔板、冷凝器、再沸器、温度计、转子流量计、U形压差计等组成。
主要设备规格如下：
（1）精馏塔：筒体为硬质玻璃，内径102mm，高1m，内装有9块塔板，板间距为100mm。筒体外表镀有导电薄膜，通电后既可以保温又保持透明度，以便观察气、液流动现象。
（2）塔顶温度计和塔釜温度计（可选电阻或玻璃管温度计）。
（3）U形压差计，长600mm。
（4）转子流量计规格：LZB-6（测液体流量）用以测定塔顶产量和回流量。
（5）电加热棒共分五组：每组功率分别为4,4,3,2,1kW。
加热时可以开启一组或多组，以调节上升蒸汽量。
四、操作步骤及注意事项
（1）熟悉实验装置及流程，弄清各部件的作用及加热电路。
（2）打开塔顶冷却水阀门。接通电源开关。接通电热棒开关，接通组数愈多，功率愈大。
（3）调节加热功率至需要值，待回流温度及回流流量稳定后，自塔顶取样口取出少量样品。取样时注意先放出管道内的滞流量，以确保取样组成正确。
（4）同时从塔釜中取少量样品（方法同上）。
（5）用气相色谱仪分析样品的组成。
（6）从小到大改变加热功率，重复取样，测出4-5组不同气速下的板效率。
（7）实验结束，关闭电加热开关。待塔釜温度降至80℃以下，停塔顶冷却水。
五、实验数据
加热功率kW24710冷却水流量L/h4697160235压降Pa2006708301120回流流量L/h5.8142132回流温度/T26.432.23335.8塔顶组成%81.5783.5787.3187.73塔顶温度T78.177.977.877.9塔底组成%12.0611.0511.2210.02塔底温度T88.889.789.990.2六、数据处理
1．空塔气速
分析：公式空塔