实验五填料精馏塔理论塔板数的测定(精).doc

实验五填料精馏塔理论塔板数的测定(精).doc实验五填料精馏塔理论塔板数的测定(精)
实验五填料精馏塔理论塔板数的测定(精)
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实验五填料精馏塔理论塔板数的测定(精)
实验五 填料精馏塔理论塔板数的测定
精馏操作是分离、 精制化工产品的重要操作。 塔的理论塔板数决定混合物的分离程度， 因此，理论板数的实际测定是极其重要的。 在实验室内由精馏装置测取某些数据， 通过计算得到该值。 这种方法同样可以用于大型装置的理论板数校核。目前包括实验室在内使用最多的是填料精馏塔。 其理论板数与塔结构、填料形状及尺寸有关。 测定时要在固定结构的塔内以一定组成的混合物进行。
一． 实验目的
1．了解实验室填料塔的结构，学会安装、测试的操作技术。
2．掌握精馏理论，了解精馏操作的影响因素，学会填料精馏塔理论板数的测定方法
3．掌握高纯度物质的提纯制备方法。
二． 实验原理
精馏是基于汽液平衡理论的一种分离方法。 对于双组分理想溶液， 平衡时气相中易挥发组分浓度要比液相中的高； 气相冷凝后再次进行汽液平衡， 则气相中易挥发组分浓度又相对提高， 此种操作即是平衡蒸馏。 经过多次重复的平衡蒸馏可以使两种组分分离。 平衡蒸馏中每次平衡都被看作是一块理论板。 精馏塔就是由许多块理论板组成的， 理论板越多， 塔的分离效率就越高。 板式塔的理论板数即为该塔的板数， 而填料塔的理论板数用当量高度表示。 填料精馏塔的理论板与实际板数未必一致， 其中存在塔效率问题。 实验室测定填料精馏塔的理论板数是采用间歇操作， 可在回流或非回流条件下进行测定。 最常用的测定方法是在全回流条件下操作， 可免去加回流比、馏出速度及其它变量影响，而且试剂能反复使用。 不过要在稳定条件下同时测出塔顶、 塔釜组成，再由该组成通过计算或图解法进行求解。具体方法如下：
１．计算法
二元组份在塔内具有 n 块理论板的第一块板的汽液平衡关系符合平衡方程式为：
y1
= mN 1
xw
（１）
1 y1
1
xw
y1——第一块板的气相组成
x w——塔釜液的组成
m ——全塔 (包括再沸器 )
（相对挥发度）的几何平均值
m =p w
N——理论板数
lg[(
y1
)(1
xw )]
故有 N=
1
y1
xw
—1
（２）
lg
m
上式称为芬斯克（ Fenske）公式。
采用全回流操作时，塔顶为全凝器，则塔顶气相组成
y1 即等于塔顶馏出
液组成 x p ， y1 x p ，于是式（２）可以写成
x p
1
xw
]
lg[
xp
xw
N=
1
1
（３）
lg
m
２．图解法
用二元体系的汽液平衡数据作
x-y 图，在平衡线与对角线间作
xp 至 xw 的
阶梯。