1、化工原理篩板塔精餾實驗報告化工原理實驗報告實驗名稱：精餾實驗班級：生工xx姓名：學號：xxx同組人：xxx日期：xxx精餾實驗一、摘要及關鍵詞摘要：精餾是實現液相混合物液液分離的重要方法，而精餾塔是化工生產中進行分離過程的主要單元，板式精餾塔為其主要形式。本實驗在常溫、常壓下用工程模擬的方法模擬精餾塔在全回流的狀態下的操作情況，從而計算總板效率和單板效率，并分析影響單板效率的主要因素，最終得以提高塔板效率。關鍵詞：精餾，板式塔，理論板數，總板效率，單板效率二、目的及任務1、熟悉精餾的工藝流程，掌握精餾實驗的操作方法。2、了解板式塔的結構，觀察塔板上汽-液接觸狀況。3、測定全回流時的全塔效率及單

2、板效率。三、基本理論及原理在板式精餾塔中，由塔釜產生的蒸汽沿塔板逐板上升與塔頂逐板下降的回流液，在塔板上實現多次接觸，進行傳熱與傳質，使混合液達到一定程度的分離。回流是精餾操作得以實現的基礎。塔頂的回流液與采出量之比，稱為回流比。回流比是精餾操作的重要參數之一，其大小影響著精餾操作的分離效果和能耗。回流比存在兩種極限情況：最小回流比和全回流。若塔在最小回流比下操作，要完成分離任務，則需要有無窮多塊塔板的精餾塔。當然，這不符合工業實際，所以最小回流比只是一個操作限度。若操作處于全回流時，既無任何產品采出，也無任何原料加入，塔頂的冷凝液全部返回塔中，這在生產中無實驗意義。但是，由于此時所需理論板數

3、最少，又易于達到穩定，故常在工業裝置中的開停車、排除故障及科學研究時采用。實際回流比常取最小回流比的1.22.0倍。在精餾塔操作中，若回流系統出現故障，操作情況會急劇惡化，分離效果也將變壞。板效率是體現塔板性能及操作狀況的主要參數，有以下兩種定義方法。（1）總板效率EE?NNe式中E總板效率；N理論板數（不包括塔釜）；Ne實際板數。（2）單板效率EmlEml,n?xn?1?xnxn?1?xn式中Eml,n以液相濃度表示的單板效率；Xn，Xn-1第n塊板和第(n-1)塊板的液相濃度；Xn*與第n塊板氣相濃度相平衡的液相濃度；四、實驗流程及儀表本實驗的流程如下圖所示，主要有精餾塔、回流分配裝置及測

4、控系統組成。1精餾塔精儲塔為篩板塔，全塔共八塊塔板，塔身的結構尺寸為：塔徑爐(57X3.5)mm塔板間距80mm溢流管截面積78.5mm2,溢流堰高12mm底隙高度6mm每塊塔板開有43個直徑為1.5mm的小孔，正三角形排列，孔間距為6mm。為了便于觀察踏板上的汽-液接觸情況，塔身設有一節玻璃視盅，在第1-6塊塔板上均有液相取樣口。蒸儲釜尺寸為爐108mm(4mme400mm塔釜裝有液位計、電加熱器(1.5kw)、控溫電熱器(200W)、溫度計接口、測壓口和取樣口，分別用于觀測釜內液面高度，加熱料液，控制電加熱裝置，測量塔釜溫度，測量塔頂與塔釜的壓差和塔釜液取樣。由于本實驗所取試樣為塔釜液相物

5、料，故塔釜內可視為一塊理論板。塔頂冷凝器為一蛇管式換熱器，換熱面積為0.06m2,管外走蒸汽，管內走冷卻水。圖1精餾裝置和流程示意圖1塔頂冷凝器；2回流比分配器；3塔身；4轉子流量計；5視盅；6塔釜；7塔釜加熱器；8控溫加熱器；9支座；10冷卻器；11原料液罐；12緩沖罐；13進料泵；14塔頂放氣閥2 回流分配裝置回流分配裝置由回流分配器與控制器組成。控制器由控制儀表和電磁線圈構成。回流分配器由玻璃制成，它由一個入口管、兩個出口管及引流棒組成。兩個出口管分別用于回流和采出。引流棒為一根爐4mm勺玻璃棒，內部裝有鐵芯，塔頂冷凝器中的冷凝液順著引流棒流下，在控制器的控制下實現塔頂冷凝器的回流或采出

6、操作。即當控制器電路接通后，電磁圈將引流棒吸起，操作處于采出狀態；當控制器電路斷開時，電磁線圈不工作，引流棒自然下垂，操作處于回流狀態。此回流分配器可通過控制器實現手動控制，也可通過計算機實現自動控制。3 測控系統在本實驗中，利用人工智能儀表分別測定塔頂溫度、塔釜溫度、塔身伴熱溫度、塔釜加熱溫度、全塔壓降、加熱電壓、進料溫度及回流比等參數，該系統的引入，不僅使實驗跟更為簡便、快捷，又可實現計算機在線數據采集與控制。4物料濃度分析本實驗所用的體系為乙醇-正丙醇，由于這兩種物質的折射率存在差異，且其混合物的質量分數與折射率有良好的線性關系，故可通過阿貝折光儀分析料液的折射率，從而得到濃度。這種測定

7、方法的特點是方便快捷、操作簡單，但精度稍低；若要實現高精度的測量，可利用氣相色譜進行濃度分析。混合料液的折射率與質量分數（以乙醇計）的關系如下。40時m=58.2068-42.1941nD(1.3560<nD<1.3795)式中m料液的質量分數；nD料液的折射率。五、操作要點全回流時精餾操作實驗測定：1、對照流程圖，熟悉精餾過程的流程，搞清儀表柜上按鈕與各儀表對應的設備與測控點。2、啟動進料泵，向塔中供以乙醇正丙醇料液，至塔釜高度的3/4左右。3、啟動塔釜加熱及塔身伴熱，塔頂冷凝器冷卻水控制閥處于開啟狀態。4 、適當調節加熱電壓，一段時間后，待塔操作參數穩定后，在塔頂、塔釜及相鄰兩

8、塊塔板上取樣，用阿貝折光儀進行分析，測取兩組數據。5 、實驗完畢，停止加料，關閉塔釜加熱及塔身伴熱，切斷電源，清理現場。六、數據與計算示例在全回流、加熱電壓為86V的條件下測得以下數據：以塔頂數據為例，計算過程如下：1)摩爾分率計算塔頂平均折光率nD=(nD1+nD2+nD3)/3=(1.36191.3618+1.3618)/3=1.36183塔頂料液質量分數m=58.2068-42.1941nD=58.2068-42.1941X1.36183=0.745468乙醇摩爾質量昨46.07kg/kmol丙醇摩爾質量Mk60.1kg/kmol輕組分乙醇的摩爾分率xw=(m/46.07)/m/46.0

9、7+(1-m)/60.1=(0.745468/46.07)/0.745468/46.07+(10.745468)/60.1=0.7925612）板效率計算在直角坐標系中繪制xy圖，用圖解法求出理論板數：北京化工大學學生實驗報告學院：化學工程學院姓名：王敬堯學號：xx016068專業：化學工程與工藝班級：化工1012班同組人員：雍維、雷雄飛課程名稱：化工原理實驗實驗名稱：精餾實驗實驗日期xx.5.15北京化工大學實驗五精餾實驗摘要：本實驗通過測定穩定工作狀態下塔頂、塔釜及任意兩塊塔板的液相折光度，得到該處液相濃度，根據數據繪出x-y圖并用圖解法求出理論塔板數，從而得到全回流時的全塔效率及單板效率

10、。通過實驗，了解精餾塔工作原理。關鍵詞：精餾，圖解法，理論板數，全塔效率，單板效率。一、目的及任務熟悉精微的工藝流程，掌握精微實驗的操作方法。了解板式塔的結構，觀察塔板上汽-液接觸狀況。測定全回流時的全塔效率及單塔效率。測定部分回流時的全塔效率。測定全塔的濃度（或溫度）分布。測定塔釜再沸器的沸騰給熱系數。二、基本原理在板式精餾塔中，由塔釜產生的蒸汽沿塔逐板上升與塔頂逐板下降的回流液，在塔板上實現多次接觸，進行傳熱與傳質，使混合液達到一定程度的分離。回流是精餾操作得以實現的基礎。塔頂的回流量與采出量之比，稱為回流比。回流比是精餾操作的重要參數之一，其大小影響著精餾操作的分離效果和能耗。回流比存在

11、兩種極限情況：最小回流比和全回流。若塔在最小回流比下操作，要完成分離任務，則需要無窮多塔板的精餾塔。當然，這不符合工業實際，所以最小回流比只是一個操作限度。若操作處于全回流時，既無任何產品采出，也無原料加入，塔頂的冷凝液全部返回塔中，這在生產中午實際意義。但是由于此時所需理論板數最少，又易于達到穩定，故常在工業裝置的開停車、排除故障及科學研究時采用。實際回流比常取最小回流比的1.22.0倍。在精儲操作中，若回流系統出現故障，操作情況會急劇惡化，分離效果也將變壞。1板效率是體現塔板性能及操作狀況的主要參數，有以下兩種定義方法。( 1) 總板效率EE=N/Ne式中E總板效率；N理論板數(不包括塔釜

12、)；Ne實際板數。(2) 單板效率EmlEml=(xn-1-xn)/(xn-1-xn*)式中Eml以液相濃度表示的單板效率；xn，xn-1第n塊板和第n-1塊板的液相濃度；xn*與第n塊板氣相濃度相平衡的液相濃度。總板效率與單板效率的數值通常由實驗測定。單板效率是評價塔板性能優劣的重要數據。物系性質、板型及操作負荷是影響單板效率的重要因數。當物系與板型確定后，可通過改變氣液負荷達到最高板效率；對于不同的板型，可以保持相同的物系及操作條件下，測定其單板效率，以評價其性能的優劣。總板效率反映全塔各塔板的平均分離效果，常用于板式塔設計中。若改變塔釜再沸器中加熱器的電壓，塔內上升蒸汽量將會改變，同時，

13、塔釜再沸器電加熱器表面的溫度將發生變化，其沸騰給熱系數也將發生變化，從而可以得到沸騰給熱系數與加熱量的關系。由牛頓冷卻定律，可知Q=%AAtm式中Q加熱量，kw;-沸騰熱系數，kw/(m2*K);A傳熱面積，m2;tm加熱器表面與主體溫度之差，C。若加熱器的壁面溫度為ts,塔釜內液體的主體溫度為tw,則上式可改寫為Q=aA(ts-tw)由于塔釜再沸器為直接電加熱，則加熱量Q為Q=U/R式中U電加熱的加熱電壓，V;R電加熱器的電阻，Qo22三、裝置和流程本實驗的流程如圖1所示，主要有精餾塔、回流分配裝置及測控系統組成。1. 精餾塔精儲塔為篩板塔，全塔共八塊塔板，塔身的結構尺寸為：塔徑爐(57X3

14、.5)mm塔板間距80mm溢流管截面積78.5mm2,溢流堰高12mm底隙高度6mm每塊塔板開有43個直徑為1.5mm的小孔，正三角形排列，孔間距為6mm。為了便于觀察踏板上的汽-液接觸情況，塔身設有一節玻璃視盅，在第1-6塊塔板上均有液相取樣口。蒸儲釜尺寸為爐108mr4m麻400mm塔釜裝有液位計、電加熱器(1.5kw)、控溫電熱器(200W)、溫度計接口、測壓口和取樣口，分別用于觀測釜內液面高度，加熱料液，控制電加熱裝置，測量塔釜溫度，測量塔頂與塔釜的壓差和塔釜液取樣。由于本實驗所取試樣為塔釜液相物料，故塔釜內可視為一塊理論板。塔頂冷凝器為一蛇管式換熱器，換熱面積為0.06m2,管外走冷

15、卻液。圖1精餾裝置和流程示意圖I 塔頂冷凝器2塔身3視盅4塔釜5控溫棒6支座7加熱棒8塔釜液冷卻器9轉子流量計10回流分配器II 原料液罐12原料泵13緩沖罐14加料口15液位計32. 回流分配裝置回流分配裝置由回流分配器與控制器組成。控制器由控制儀表和電磁線圈構成。回流分配器由玻璃制成，它由一個入口管、兩個出口管及引流棒組成。兩個出口管分別用于回流和采出。引流棒為一根爐4mm勺玻璃棒，內部裝有鐵芯，塔頂冷凝器中的冷凝液順著引流棒流下，在控制器的控制下實現塔頂冷凝器的回流或采出操作。即當控制器電路接通后，電磁圈將引流棒吸起，操作處于采出狀態；當控制器電路斷開時，電磁線圈不工作，引流棒自然下垂，

16、操作處于回流狀態。此回流分配器可通過控制器實現手動控制，也可通過計算機實現自動控制。3. 測控系統在本實驗中，利用人工智能儀表分別測定塔頂溫度、塔釜溫度、塔身伴熱溫度、塔釜加熱溫度、全塔壓降、加熱電壓、進料溫度及回流比等參數，該系統的引入，不僅使實驗跟更為簡便、快捷，又可實現計算機在線數據采集與控制。4. 物料濃度分析本實驗所用的體系為乙醇-正丙醇，由于這兩種物質的折射率存在差異，且其混合物的質量分數與折射率有良好的線性關系，故可通過阿貝折光儀分析料液的折射率，從而得到濃度。這種測定方法的特點是方便快捷、操作簡單，但精度稍低；若要實現高精度的測量，可利用氣相色譜進行濃度分析。混合料液的折射率與

17、質量分數（以乙醇計）的關系如下。?=58.914942.5532nD式中?料液的質量分數；nD料液的折射率（以上數據為由實驗測得）。四、操作要點對照流程圖，先熟悉精儲過程中的流程，并搞清儀表上的按鈕與各儀表相對應的設備與測控點。全回流操作時，在原料貯罐中配置乙醇含量20%-25%（摩爾分數）左右的乙醇-正丙醇料液，啟動進料泵，向塔中供料至塔釜液面達250300mm啟動塔釜加熱及塔身伴熱，觀察塔釜、塔身t、塔頂溫度及塔板上的氣液化工原理實驗精餾實驗化學工程學院化實1101石曉林xx011102同組人：馬增鑫王景元黃銳實驗地點：北京化工大學化工原理實驗室實驗日期：xx年4月28日一、目的及任務熟悉

18、精微的工藝流程，掌握精微實驗的操作方法。了解板式塔的結構，觀察踏板上氣-液接觸狀況。了解全回流時的全塔效率以及單板效率。測定部分回流時的全塔效率。測定全塔的濃度（或溫度）分布。測定塔釜再沸器的沸騰給熱系數。二、基本原理在板式精餾塔中，有塔釜產生的蒸汽沿著塔逐板上升與塔頂逐板下降的回流液，在塔板上實現多次接觸，進行傳質與傳熱，使混合液達到一定程度的分離。回流是精餾操作得以實現的基礎。塔頂的回流量與采出量之比，稱作回流比。回流比是精餾操作的重要參數之一，其大小影響著精餾操作的的分離效果和能耗。回流比存在兩種界限之狀況：最小回流比和全回流。若塔在最下回流比操作，要完成分離任務，則須有無窮多塊塔板的精

19、餾塔。當然，這不符合工業實際，所以最小回流比只是一個操作限度。若操作處于全回流時，既無產品采出，也無原料加入，塔頂的冷凝液全部返回塔中，這在生產中無實驗意義。但是此時所需理論塔板數最少，有易于達到穩定，故在工業裝置的開停車、排除故障和科學研究時采用。實際回流比常取最小回流比的1.2-2.0倍。在精餾操作中，若回流系統發生故障，操作情況會急劇惡化，分離效果也將變壞。板效率是體現塔板性能及操作狀況的主要參數，有以下兩種定義方法。總板效率EE?NNe式中E一總板效率；N理論板數（不包括塔釜）；Ne實際板數。單板效率EmlEml?xn?1?xn*xn?1?xn式中Eml以液相濃度表示的單板效率；xn,

20、xn-1第n塊板和（n-1）塊板的液相濃度；xn*與第n塊板氣相濃度相平衡的液相濃度。總板效率與單板效率的數值通常由實驗測定。單板效率是評價塔板性能優劣的重要數據。物系性質、版型及操作負荷是影響單板效率的重要因數。當物系與板型確定后，可通過改變氣液負荷達到最高的板效率；對于不同的板型可以再保持相同的物系及操作條件下，確定其單板效率，以評價其性能的優劣。總板效率反映全塔各塔板的平均分離效果，常用于板式塔設計中。若改變塔釜再沸器中的加熱器的電壓，塔內上升蒸汽量將會發變化，同時，塔釜再沸器加熱器表面的溫度將會發生變化，其沸騰給熱系數也將發生變化，從而可以得到沸騰給熱系數與加熱量的關系。由牛頓冷卻定律

21、，可知Q?A?tm式中Q加熱量，kW?沸騰給熱系數，kW/(m2K);A傳熱面積，m2；?tm加熱器表面與溫度主體溫度之差，。若加熱器的壁溫為ts，塔釜內液體的主體溫度為tw，則上式可以改寫為Q?A(ts?tw)由塔釜再沸器為直接加熱器，則其加熱量Q為U2Q?(5)R式中U電加熱器加熱電壓，V；R電加熱器的電阻，?。三、裝置及流程本實驗的流程如圖1所示，主要由精餾塔、回流分配裝置及測控系統組成。圖1、精餾塔祖裝置和流程示意1、塔頂冷凝器；2、回流比分配器；3、塔身；4、轉子流量計；5、視盅；6、塔釜；7、塔釜加熱器；8、控溫加熱器；9、支座；10、冷卻器；11、原料液罐；12、緩沖罐；13、進

22、料泵；14、塔頂放氣閥；1 、精餾塔精餾塔為篩板塔，共有8塊塔板，塔身的結構尺寸為：塔內徑為d（57X3.5）mni2塔板間距為80mm溢流管截面積為78.5mnr（溢流tE高為12mm底隙高度為6mm，每塊塔板上開有43個直徑為1.5mm的小孔，正三角形排列，孔間距為6mm為了便于觀察塔板上的氣液接觸狀況，在塔身設有一節玻璃視盅。在各板上均有液相取樣口。蒸儲釜的尺寸0108X4x400mm裝有液面計、電加熱棒（1500VV、控溫電熱棒（200W、溫度計接口、測壓口和取樣口，分別用于觀測釜內液面高度、控制電加熱量、測量釜溫、測量塔板壓降和塔釜液相取樣。塔頂冷凝器為一蛇管式換熱器，換熱面積為0.

23、06m2,管外走蒸汽，管內走冷卻水。2 、回流分配裝置回流分配裝置由回流分配器與控制器組成。控制器由控制儀表和電磁線圈構成。回流分配器由玻璃制成，它由一個入口管、兩個出口管及引流棒組成。兩個出口管分別用于回流和采出。引流棒為一根？4mm勺玻璃棒，內部裝有鐵芯，塔頂冷凝器中的冷凝液順著引流棒流下，在控制器的控制下實現塔頂冷凝器的回流或采出操作。即當控制器電路接通后，電磁線圈將引流棒吸起，操作處于采出狀態。當控制器電路斷路時，電磁線圈不工作，引流棒自然下垂，操作處于回流狀態。此回流分配器既可通過控制器實現手動控制，也可通過計算機實現自動控制。3 、測控系統在本實驗中，利用人工智能儀表分別測定塔定溫度、塔釜溫度、塔身伴熱溫度、塔釜加熱溫度、全塔壓降、加熱電壓、進料溫度及回流比等參數，該系統的引入，不僅使實驗更為簡便、快捷，又可實現計算機在線數據采集與控制。4 、物料濃度分布本實驗所用的體系為乙醇-正丙醇，由于這兩種物質的折射率存在差異，且其混合物的質量分數與折射率有良好的線性關系，故可通過阿貝折光儀（使用方法詳見第六章）分析料液的折射率，從而得到濃度。這種測定方法的特點是方便快捷、操作簡單