精馏塔实验

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1、精馏塔实验一、实验目的1.了解板式精馏塔的结构和操作；2.学习精馏塔性能参数的测量方法，并掌握其影响因素。二、实验内容1.测定精馏塔在全回流条件下，稳定操作后的全塔板数和总板效率；2.测定精馏塔在部分回流条件下，稳定操作后的全塔板数和总板效率。三、实验原理对于二元物系，如已知其汽液平衡数据，则根据精馏塔的原料液组成，进料热状况，操作回流比及塔顶馏出液组成，塔底釜液组成可以求出该塔的理论板数NT。按照式（5-1）可以得到总板效率ET，其中NP为实际塔板数。部分回流时，进料热状况参数的计算式为式中：tF——进料温度，℃。tBP——进料的泡点温度，℃。Cpm——进料液体在平均温度（tF+tP）/2

2、下的比热，kJ/（kmol．℃）。rm——进料液体在其组成和泡点温度下的汽化潜热，kJ/kmol。Cpm=Cp1M1x1+Cp2M2x2，kJ/（kmol．℃）rm=r1M1x1+r2M2x2，kJ/kmol式中：Cp1，Cp2——分别为纯组份1和组份2在平均温度下的比热，kJ/（kg．℃）。r1，r2——分别为纯组份1和组份2在泡点温度下的汽化潜热，kJ/kg。M1，M2——分别为纯组份1和组份2的质量，kg/kmol。x1，x2——分别为纯组份1和组份2在进料中的摩尔分率。四、实验方法及步骤1.前期准备工作，根据要求调整好各数值；2.全回流操作（1）打开塔顶冷凝器进水阀门，保证冷却水足量

3、；（2）记录室温。接通总电源开关；（3）调节加热电压约为130V，待塔板上建立液层后再适当加大电压，使塔内维持正常操作；（4）鼓泡均匀，电压不变，全回流下稳定20分钟左右。然后分别在塔顶、塔釜、进料处取样，通过阿贝折光仪分析样品浓度并记录下各处温度。3.部分回流操作（1）以2L/h的流量加料，控制回流比R=4，馏出液收集在塔顶液回收罐中；（2）待操作稳定后，分别在塔顶、塔釜、进料处取样，通过阿贝折光仪分析样品浓度并记录下进塔原料液的温度。（1）实验结束：停止加热，关闭回流比开关，10分钟后再关闭冷却水；（2）数据处理。五、数据处理实际塔板数：10实验物系：乙醇—正丙醇折光分析温度：30℃全回

4、流：R=∞部分回流：R=4进料量：2L/h进料温度：30.4℃塔顶组成塔釜组成塔顶组成塔釜组成进料组成折光指数n1.36431.38491.36231.38911.3875全回流下温度与时间的关系t/s0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.07.58.08.59.0T/℃18.218.218.318.418.518.620.831.345.663.971.375.476.77878.87979.279.279.21.全回流（1）塔顶样品折光指数nD=1.3643乙醇质量分率：W=58.844116-42.61325×nD=58.844116-

5、42.61325×1.3643=0.707摩尔分率：Xd=(0.707/46）/[0.707/46+（1-0.707）/60]=0.759（2）塔釜样品折光指数nD=1.3849乙醇质量分率：W=58.844116-42.61325×nD=58.844116-42.61325×1.3849=0.171摩尔分率：Xd=（0.171/46）/[0.171/46+（1-0.171）/60]=0.212在平衡线和操作线之间图解理论板：全塔效率η=Nt/=2.部分回流塔顶折光指数nD=1.3623塔釜光指数nD=1.3891进料折光指数nD=1.3875由全回流计算出质量、摩尔浓度Xd=0.832XW

6、=0.413Xf=0.339进料温度tr=30.4℃，在Xf=0.339下泡点温度59℃t泡=9.1389Xf2-27.861Xf+97.359=88.96℃乙醇在59.68℃下的比热Cp1=3.08（kJ/kg.℃）正丙醇在59.68℃下的比热Cp2=2.89（kJ/kg.℃）乙醇在88.96℃下的汽化潜热r1=821（kJ/kg）正丙醇在59.68℃下的汽化潜热r2=684（kJ/kg）混合液体比热Cpm=46×0.339×3.08+60×（1-0.339）×2.89=162.65（kJ/kmol.℃）混合液体汽化潜热rpm=46×0.339×821+60×（1-0.339）×684=3

7、9930.11（kJ/kmol）q=[Cpm×（tB-tF）+rm]/rm=[162.65×(88.96-30.4)+39930.11]/39930.11=1.24q线斜率=q/（q-1）=5.17根据课本及实验说明得出以下线性方程：（1）Xf:y=5.17x-1.41（2）XD:y=0.8x+0.166（3）XW:y=0.83x+0.07在平衡线和精馏操作线、提馏操作线之间图解理论板塔板数：全塔效率η=Nt