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填料精馏实验报告化工基础实验精馏实验报告摘要:欲将复杂混合物提纯为单一组分,采用精馏技术是最常用的方法,也是化工过程最重要的单元操作。本文研究了精馏塔在全回流条件下,塔顶温度等参数随时间的变化情况:精馏塔在全回流和部分回流下理论塔板数和全塔效率;并主要对乙醇—水混合液精馏过程中的不同实验操作条件进行研究,得出不同回流比对操作条件和分离能力的影响。并由图解法确定出理论塔板数和最适宜的分离操作条件。关键词:精馏回流进料插入法图解法前言:精馏技术作为化工过程中重要的单元操作之一,是将复杂化合物提存为单一组分最常用的方法。精馏过程的实质就是迫使混合物的气、液两相在塔体中作逆向流动,利用混合液中各组分具有不同的挥发度,在相互接触的过程中,液相中的轻组分转入气相,而气相中的重组分则逐渐进入液相,从而实现液体混合物的分离。目前发展了膜分离法、吸附分离法和萃取法等分离技术,但其生产操作都产生大量废物,因此通常采用精馏法实现物质分离,而且从技术和经济上考虑,精馏法也是最有价值的。在实际生产应用时,精馏操作首先需要解决的是精馏塔操作问题。本文就此研究了全回流和部分回流条件下理论塔板数和全塔效率,同时对不同回流比对操作条件和分离能力的影响,采用图解法求取全回流和不同回流比下部分回流理论塔板数。通过等板高度的大小来评价填料塔的分离能力,并找出最优进料量及回流比,等板高度越小,填料层的传质分离效果越好。对解决化工生产实际问题有重要意义。 ,填料精馏塔与板式精馏塔的不同之处在于塔内气液相浓度前者呈连续变化,后者层逐级变化。等板高度是衡量填料精馏塔分离效果的一个关键参数,等板高度越小,填料层的传质分离效果就越好。 HETP是指与一层理论塔板的传质作用相当的填料层高度。它的大小,不仅取决于填料的类型、材质与尺寸,而且受系统物性、操作条件及塔设备尺寸的影响。对于双组分体系,根据其物料关系xn,通过实验测得塔顶组成xD、塔釜组成xW、进料组成xF及进料热状况q、回流比R和填料层高度Z等有关参数,用图解法求得其理论板NT后,即可用下式确定:HETP=Z/NT 1 化工基础实验精馏实验报告 图解法又称麦卡勃-蒂列法,简称M-T法,其原理与逐板计算法完全相同,只是将逐板计算过程在y-x图上直观地表示出来。精馏段的操作线方程为:yn?1? 提馏段的操作线方程为:xRxn?DR?1R?1 WxL' ym?1?'xm?'WL?WL?W 加料线方程可表示为:y?xqx?Fq?1q?1 其中,q?1? 回流比R的确定:R?cpF(tS?tF)rFLD 式只适用于泡点下回流时的情况,而实际操作时为了保证上升气流能完全冷凝,冷却水量一般都比较大,回流液温度往往低于泡点温度,即冷液回流。全回流操作在精馏全回流操作时,操作线在y-x图上为对角线,如图9-1所示,根据塔顶、塔釜的组成在操作线和平衡线间作梯级,即可得到理论塔板数。图9-1全回流时理论板数的确定 2 化工基础实验精馏实验报告部分回流操作部分回流操作时,如图9-2,图解法的主要步骤为: -x图上作出相平衡曲线,并画出对角线作为辅助线; =xD、xF、xW三点,依次通过这三点作垂线分别交对角线于点a、f、 b; =xD/(R+1)的点c,连接a、c作出精馏段操作线; /,过点f作出q线交精馏段操作线于点d;、b作出提馏段操作线; ,当梯级跨过点d时,就改在平衡线和提馏段操作线之间画阶梯,直至梯级跨过点b为止; ,跨过点d的那块板就是加料板,其上的阶梯数为精馏段的理论塔板数。图9-2部分回流时理论板数的确定实验装置与流程本实验装置的主体设备是填料精馏塔,配套的有加料系统、回流系统、产品出料管路、残液出料管路、离心泵和一些测量、控制仪表。本实验料液为乙醇溶液,从高位槽利用位差流入塔内,釜内液体由电加热器加热汽化,3 化工基础实验精馏实验报告经填料层内填料完成传质传热过程,进入盘管式换热器管程,壳层的冷却水全部冷凝成液体,再从集液器流出,一部分作为回流液从塔顶流入塔内,另一部分作为产品馏出,进入产品贮罐;残液经釜液转子流量计流入釜液贮罐。精馏过程如图9-3所示。填料精馏塔主要结构参数:塔内径D=68mm,塔内填料层总高Z=,填料为?环。进料位置距填料层顶面处。塔釜为内电加热式,加热功率,有效容积为。塔顶冷凝器为盘管式换热器。示意图: 图9-3填料塔精馏过程示意图 4 化工基础实验精馏实验报告 ;;;;