2022年板式精馏塔的操作及其总塔效率的测定.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载试验八 板式精馏塔的操作及其总塔效率的测定一、试验目的1. 熟识板式塔的结构及精馏操作流程；2. 把握精馏塔的操作方法,进一步懂得影响精馏操作的因素；3. 学会精馏塔总塔效率的测定方法二、试验内容 1、观看精馏过程中汽液两相在塔板上的接触情形；2、测定全塔效率；3、 要求分别 1520%（体积百分数,以下用v 表示）的乙醇水溶液,达到塔顶馏出液乙醇浓度大于90%（v）,塔釜残液乙醇浓度小于5%（v）；并在规定的时间内完成 300mL 的采出量,记录下全部的试验参数；4、 要求掌握料液进料量为 度；三、试验原理3 L/h,调剂回

2、流比, 尽可能达到最大的塔顶馏出液浓最早的精馏方法显现于希腊, 航海者利用海水将蒸汽凝聚以获得淡水；今日 精馏已成为化学和石油工业中分别液体混合物单元操作中最广泛采纳的方法之 一；此分别技术的原理是液体混合物中各组分的挥发度不同,这样液体混合物沸 腾时所得的蒸汽在绝大部分情形下与沸腾的液体有着不同的组成；在板式精馏塔中, 混合液的蒸汽逐板上升, 回流液逐板下降, 气液两相在塔 板上接触,实现传质、传热过程而达到分别的目的；假如在每层塔板上,上升的蒸汽与下降的液体处于平稳状态,就该塔板称之为理论塔板； 然而在实际操做过程中由于接触时间有限, 气液两相不行能达到平稳, 即实际塔板的分别成效达不 到

3、一块理论塔板的作用； 因此,完成肯定的分别任务, 精馏塔所需的实际塔板数 总是比理论塔板数多； 对于双组分混合液的蒸馏, 如已知汽液平稳数据, 测得塔 顶流出液组成 Xd、釜残液组成 Xw ,液料组成 Xf 及回流比 R 和进料状态,就可用图解法在y-x 图上,或用其他方法求出理论塔板数Nt；精馏塔的全塔效率Et 为理论塔板数与实际塔板数N 之比,即： Et=Nt/N；影响塔板效率的因素许多, 大致可归结为： 流体的物理性质 （如粘度、 密度、相对挥发度和表面张力等） 、塔板结构以及塔的操作条件等；由于影响塔板效率名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 6 页精选学习资料 -

4、- - - - - - - - 学习必备 欢迎下载的因素相当复杂,目前塔板效率仍以试验测定给出；对二元物系,全回流时,根据塔顶、塔底气液组成可求出理论塔板数精馏塔的单板效率 行运算；Em 可以依据气相 （或液相） 通过测定塔板的浓度变化进如以液相浓度变化运算,就为：Eml=X n-1-X n / X n-1- X n* 如以气相浓度变化运算,就为：Emv=Y n-Y n+1 / Y n*-Y n-1 式中： Xn-1- 第 n-1 块板下降的液体组成,摩尔分率；Xn- 第 n 块板下降的液体组成,摩尔分率；Xn*- 第 n 块板上与升蒸汽 Yn 相平稳的液相组成,摩尔分率；Yn+1-第 n+1

5、 块板上升蒸汽组成,摩尔分率；Yn- 第 n 块板上升蒸汽组成,摩尔分率；Yn*- 第 n 块板上与下降液体Xn 相平稳的气相组成,摩尔分率；在试验过程中,只要测得相邻两块板的液相（或气相）组成,依据相平稳关系,按上述两式即可求得单板效率 Em. 维护稳固连续精馏操作过程的条件（1）依据进料量及其组成、以及分别要求,严格维护塔内的物料平稳 总物料平稳F=D+W 如 FD+W,塔釜液面上升,会发生淹塔；相反如 FD+W ,会引 起塔釜干料,最终导致破坏精馏塔的正常操作；各组分的物料平稳xWFxF = Dx D + WxW塔顶采出率DxFxDx WF如塔顶采出率过大,即使精馏塔有足够的分别才能,塔

6、顶也不能获得合格产物；（2）精馏塔的分别才能 在塔板数肯定的情形下,正常的精馏操作要有足够的回流比,才能保 证肯定的分别成效,获得合格的产品,所以要严格掌握回流量；（3）精馏塔操作时,应有正常的汽液负荷量,防止不正常的操作状况 1）2）名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载3）溢流液泛 2产品不合格缘由及调剂方法（1）由于物料不平稳而引起的不正常现象及调剂方法 1）过程在 Dx D FxF Wx W 下操作：随着过程的进行, 塔内轻组分会大 量流失,重组分就逐步积存,表现为釜温正常而塔顶温度逐步上升,塔

7、顶产品不合格；缘由A 塔顶产品与塔釜产品采出比例不当；B 进料组成不稳固,轻组分含量下降；调剂方法削减塔顶采出量, 加大进料量和塔釜出料量, 使过程在（DxD FxF Wx W）下操作一段时间,以补充塔内轻组重量；待 塔顶温度下降至规定值时,再调剂参数使过程回复到（DxD =FxF Wx W）下操作；2）过程在 Dx DFxF Wx W 下操作：与上述相反,随着过程的进行,塔 内重组分流失而轻组分逐步积存,表现为塔顶温度合格而釜温下降,塔釜产品不合格；缘由A 塔顶产品与塔釜产品采出比例不当；B 进料组成不稳固,轻组分含量上升；调剂方法可维护回流量不变,加大塔顶采出量,同时相应调剂加热蒸汽压,使

8、过程在（ DxD FxF Wx W）下操作；适当削减进料量,待釜温升至正常值时,再按（Dx D =FxF Wx W）的操作要求调整操作条件；（2）分别才能不够引起的产品不合格现象及调剂方法：表现为塔顶温度 上升,塔釜温度下降,塔顶、塔釜产品都不符合要求；调剂方法一般可通过加大回流比来调剂,但必需防止严峻的液沫夹带现象发生；（3）进料量发生变化的影响及调剂；（4）进料组成发生变化的影响及调剂；（5）进料温度发生变化的影响即 3灵敏板温度q 线对过程的影响；灵敏板温度是指一个正常操作的精馏塔当受到某一外界因素的干扰 如 R、xF、F、采出率名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 6

9、 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载等发生波动时 ,全塔各板上的组成发生变化,全塔的温度分布也发生相应的变化,其中有一些板的温度对外界干扰因素的反应最灵敏,故称它们为灵敏板； 灵敏板温度的变化可预示塔内的不正常现象的发生,可准时实行措施进行订正；4全塔效率 全塔效率是板式塔分别性能的综合度量,一般由试验测定；N T N式中 NT、N 分别表示全回流下达到某一分别要求所需的理论板数和实际板数；四、试验装置流程和主要设备精馏塔：塔板数五、试验步骤1、 试验预备：对比试验流程图,熟习试验装置及流程,熟识每个阀门的作用,检查各阀门的启闭状态,预备加料；本试验采纳的是

10、78（体积）左右的名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载乙醇一水溶液；2、 在塔釜先加入 78的乙醇水溶液,釜位近液位计2/3 处,打开塔顶冷凝器进水阀,开启加热电源使电压为 220V,关闭出料掌握阀,开足回流掌握阀,使塔处于全回流状态操作；3、 待回流流量计浮子浮起来达10min 后,同时取样分析塔顶xD 与塔釜 xW ,每隔1015 分钟取一次样, 直到产品和残液的浓度不变为止； 取样用气相色谱仪 测样品液浓度；4、 部分回流时,将加料流量计开至2Lh,微微开大加热电流近,基本上要保持精馏段原先上升

11、的气量；正常的釜压应掌握在 P（釜） =2035 100Pa,T）灵敏板） =7883；5、 试验终止后, 停止加热, 待塔釜温度冷却至室温后, 关闭冷却水, 一切复原,并打扫试验室卫生,将试验室水电切断后,方能离开试验室；6、 上机处理试验数据,并打印处理结果,每小组打印一份；六、留意事项1本试验过程中,要特殊留意安全,严禁干烧加热器,以免发生触电事故；2开车时必需先接通冷却水,方能进行塔釜加热,停车时就反之；3最初取样即第一次时,应先将管内的残液排空 4预热时,要准时开启塔顶冷凝器的冷却水阀；当釜液沸腾后,要留意掌握加热量；5由于开车前塔内存有较多的不凝性气体空气,开车后要利用上升的蒸汽

12、将其排出塔外,因此开车后要留意开启塔顶的排气考克；6部分回流操作时,要预先挑选好回流比和加料口；7要随时留意釜内的压强、灵敏板的温度等操作参数的变化情形,随时加以调节掌握；8 取样必需在操作稳固时进行,要做到同时取样,取样数量要能保证比重计浮 起；9 操作中要维护进料量、出料量基本平稳；调剂釜底残液出料量,维护釜内液 面不变；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载七、摸索题1. 进料状态对精馏塔的操作有何影响？确定q 线需要测定哪几个量？2. 查取进料液的汽化潜热时定性温度应取何值？2. 什么是全回流？全回流操作的标志有哪些？在生产中有什么实际意义？3. 影响精馏塔操作稳固的因素有哪些？如何确定精馏塔操作已达稳固？本试验 装置能否精馏出 98%（质量）以上的酒精？为什么？4. 转变回流比对塔的操作有何影响？八、作业1、上机处理数据,并打印处理结果,每小组打印一份；2、完成试验报告,应包含：试验目的、试验原理、试验流程、试验步骤、原始 数据、运算示例,争论等,其中对运算示例,同一小组同学不得采纳同一组数据处理；名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 6 页