填料精馏塔实验指导书.doc

填料精馏塔
实验指导书
填料塔精馏实验

,掌握精馏过程的基本操作方法。
,掌握测定塔顶、塔釜溶液浓度的实验方法。
,研究回流比对精馏塔分离效率的影响。
,并计算等板高度(HETP)。

填料塔属连续接触式传质设备,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(HETP)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)
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,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 (9-1)

图解法又称麦卡勃-蒂列(McCabe-Thiele)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:
(9-2)
式中, -精馏段第n+1块塔板上升的蒸汽组成,摩尔分数;
-精馏段第n块塔板下流的液体组成,摩尔分数;
-塔顶溜出液的液体组成,摩尔分数;
-泡点回流下的回流比。
提馏段的操作线方程为:
(9-3)
式中,-提馏段第m+1块塔板上升的蒸汽组成,摩尔分数;
-提馏段第m块塔板下流的液体组成,摩尔分数;
-塔底釜液的液体组成,摩尔分数;
-提馏段内下流的液体量,kmol/s;
-釜液流量,kmol/s。
加料线(q线)方程可表示为:
(9-4)
其中, (9-5)
式中,-进料热状况参数;
-进料液组成下的汽化潜热,kJ/kmol;
-进料液的泡点温度,℃;
-进料液温度,℃;
-进料液在平均温度/2下的比热容,kJ/(kmol℃);
-进料液组成,摩尔分数。
回流比R的确定:
(9-6)
式中, -回流液量,kmol/s;
-馏出液量,kmol/s。
式(9-6)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。如图9-1所示,从全凝器出来的温度为、流量为的液体回流进入塔顶第一块板,由于回流温度低于第一块塔板上的液相温度,离开第一块塔板的一部分上升蒸汽将被冷凝成液体,这样,塔内的实际流量将大于塔外回流量。
图9-1塔顶回流示意图
对第一块板作物料、热量衡算:
(9-7)
(9-8)
对式(9-7)、式(9-8)整理、化简后,近似可得:
(9-9)
即实际回流比:
(9-10)
(9-11)
式中,、-离开第1、2块板的气相摩尔流量,kmol/s;
-塔内实际液流量,kmol/s;
、、、-指对应、、、下的焓值,kJ/kmol;
-回流液组成下的汽化潜热,kJ/kmol;
-回流液在与平均温度