試驗九透明膜精餾塔的操作與塔效率的測定

1、實驗八透明膜精餾塔的操作與塔效率的測定實驗八透明膜精餾塔的操作與塔效率的測定一、實驗目的:1、了解精餾塔系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和操作方法。2、學會識別精餾塔內(nèi)出現(xiàn)的幾種操作狀態(tài)，并分析這些操作狀態(tài)對塔性能的影響。3、學習精餾塔性能參數(shù)的測量方法。二、實驗內(nèi)容:1、觀察冷模塔內(nèi)各種正常和不正常的操作狀況。2、在全回流的實驗條件下，測定塔的總板效率。3、在一定回流比的實驗條件下，測定塔的總板效率。三、實驗原理:對于二元物系，如已知其氣液平衡數(shù)據(jù)，則根據(jù)精餾塔的原料液組成，進料熱狀態(tài)， 操作回流比及塔頂餾出液的組成，塔底釜液組成可以求的該塔的理論板層數(shù) NT )那么，板式塔的總板效率ET(又稱全塔效率 ) ，是

2、指達到指定分離效果所需理論板層數(shù)NT 與實際板層數(shù)N P 的比值。ETN T100%(1)N P精餾塔理論板數(shù)的確定在本實驗中采用圖解法中的直角梯級法。該法是在直角坐標紙上給出待分離的雙組分混合物的Y 一 X 平衡曲線，并作出對角法， 然后再作出精餾段的操作線和提餾段的操作線，最后在操作線和平衡線之間作直角梯級，每一個直角梯級代表一個理論板。精餾塔精餾段的操作線方程為，yRX D(2)R 1XR 1R 代表回流比， X D 代表塔頂餾出液組成。在全回流條件下， R=，則操作線方程變?yōu)閅=X(3)精餾塔提餾段的操作線由精餾塔q 線方程 (或稱進料方程 )來確定。其 q線方程為 :YqX F(4)

3、Xq 1q1XF 代表進料液組成q 代表進料熱狀況參數(shù)，當進料為冷液體時，q 的計算式可寫成 :化工原理實驗指導130實驗八透明膜精餾塔的操作與塔效率的測定qCpm (tBP t F ) rm（ 5）rm式中， tF- 進料溫度t- 進料的泡點溫度Cpm - 進料液體在平均溫度(tF 十 tBP)/2下的比熱， KJ/(Kmol )Rm- 進料液體在其組成和泡點溫度下的汽化潛熱KJ/KmolCpmCp 1M 1 X1 C p 2M 2 X 2(6)rmr1M 1 X1 r2 M 2 X 2(7)式中 :CP1、 CP2- 分別為純組分1 和純組分2 在平均溫度 (tF 十 t BP)/2 下的

4、比熱 ,KJ/(Kg )r1、r2- 分別為純組分1 和純組分2 在泡點溫度下的汽化潛熱， KJ/kgM 1、 M 2- 分別為純組分1 和純組分 2 的 kmol 質(zhì)量， kg/KmolX 1、 X 2- 分別為組分1和組分 2在 進料中的 mol 分率。四、實驗裝置及物料1、透明膜精餾實驗流程示意圖高位瓶冷凝器溫度計回流比電磁控制 器精接餾受塔器取流樣量口冷溫計凝塔底度器計產(chǎn) 品加熱釜化工原理實驗指導131實驗八透明膜精餾塔的操作與塔效率的測定2、設備結(jié)構(gòu)及尺寸1) 主體設備：再沸器和塔體是由透明膜加熱管制成，塔體直徑中 50X2mm ，高度 800mm，板間距 64mm，板數(shù) 7 塊，篩

5、板型孔徑 1.6mn，降液管 8XI.5 圓形管，塔釜直徑 100X2 ，高度 300m，不銹鋼制，塔頂冷凝器直徑 70X2, 高度 300mm，玻璃制。2）設備操作參數(shù)(僅供參考 )序名稱數(shù)據(jù)范說明號圍1塔釜加熱電壓（ V）90用調(diào)壓器調(diào)壓，指示的功110率約為實際功率的1/2 電流（ A）3.02/33.52塔身保溫電壓 (V)40左右電流 (A)0.20.43回流比 R全回流R 值可以任意調(diào)節(jié)部分回流44塔頂溫度（ ）78 825操作穩(wěn)定時間（ min ）25 30正常操作穩(wěn)定時間各操作參數(shù)值維持不變3、物系是乙醇一正丙醇(要求化學或分析純 )乙醇 - 正丙醇與溫度的tx y 關系t 9

6、7.93.92.91.88.86.84.84.86.80.78.6085666032259813065938X00.10.10.20.30.40.50.60.60.81.0268810586146006344Y00.20.30.30.50.60.710.70.70.91.040184950501609914(均以乙醇摩爾分率表示，X- 液相， Y- 氣相 )料液濃度： 15-25%( 乙醇質(zhì)量百分數(shù))其濃度分析用阿貝折光儀，其折光指數(shù)與溶液濃度的關系見下表，見下頁。對 30 下質(zhì)量分率與析光計讀數(shù)之間關系也可按下列回歸式計算:W=58.844116 一 42.61325nD其中 W 為乙醇的質(zhì)

7、量分率， nD 為析光計讀數(shù) (折光指數(shù) )由質(zhì)量分率求摩爾分率 (X A ):化工原理實驗指導132實驗八透明膜精餾塔的操作與塔效率的測定WA/MAX AWA(1 WA)MAMB其中 ,乙醇分子量M A =46，正丙醇分子量M B=6015-25%( 乙醇質(zhì)量百分數(shù))其濃度分析用阿貝折光儀，其折光指數(shù)與溶液濃度的關系表乙 醇00.0500.0990.1970.2950.3970.4970.5990質(zhì) 量52854070濃度251.3821.3811.3791.3771.3751.3731.3701.36807570005301.3801.3791.3781.3751.3751.3711.36

8、91.36689649520351.3791.3771.3761.3741.3711.3691.3671.36500520920濃度0.6440.7100.7980.8440.9060.9501.000513249251.3661.3651.3641.3621.3611.3601.3587808869301.3651.3641.3621.3601.3591.3581.3577007344351.3631.3621.3601.3591.3571.3651.3554000331五、實驗操作及方法:1、實驗前準備工作，1)將阿貝析光儀配套的超級恒溫水浴調(diào)整。運行到所需要的溫度(30 )，并記錄。2)

9、配制一定濃度的乙醇一一正丙醇混合液，倒入高位瓶。3)打開進料轉(zhuǎn)子流量計閥門，向再沸器加料到汽液分離器的11 高32度 (或向精餾釜加料到指定的高度)為止。2、全回流操作，向塔頂冷凝器通入冷卻水，接通加熱電源對再沸器進行緩慢加熱(每 15分鐘開壓 30 一 40V) ，等再沸器內(nèi)液體開始沸騰時塔體保溫電路接通，(保溫電壓以壁面剛好不出現(xiàn)凝液為宜，整個過程申保溫電壓保持不變)，再緩慢地提高再沸器的加熱電壓，注意觀察塔內(nèi)氣液接觸狀況，當塔內(nèi)出現(xiàn)液泛現(xiàn)象時， 適當?shù)亟档驮俜衅鞯募訜犭妷菏顾?nèi)維持正常操作狀態(tài)。當操作穩(wěn)定時 (塔頂溫度保持恒定 ) 。記錄加熱電壓，塔頂溫度等數(shù)據(jù)，并用注射器分別在塔頂、塔

10、底同時取樣，并用阿貝析光儀測量樣品濃度，測定全回流下X D、X W。化工原理實驗指導133實驗八透明膜精餾塔的操作與塔效率的測定3、部分回流操作向塔底冷卻器通入冷卻水、調(diào)節(jié)進料轉(zhuǎn)子流量計閥，以2 一 3L/h 的流量向塔內(nèi)加料，用回流比控制調(diào)節(jié)回流比為4，用塔頂產(chǎn)品接收器收集餾出液。塔釜產(chǎn)品由溢流管到中間貯液罐，然后經(jīng)過冷卻器，自動出料管出料，實驗中利用這自由溢流裝置維持再沸器液面高度穩(wěn)定，以達到物料平衡，待操作達到穩(wěn)定后，記錄加熱電壓，塔頂溫度等有關數(shù)據(jù)，并分別在塔頂、塔底、進料同時取樣測定，測定部分回流下，X D、 XW 、 X,F，記錄原料溫度。4、實驗結(jié)束后停止加熱，進料，關閉冷卻水，一切復原。六、注意事項:1、本實驗過程中，要特別注意安全，嚴禁直接接觸透明膜加熱管，以免發(fā)生觸電事故。2 、小型玻璃塔實驗設備全部由玻璃制成，在加熱時應注意加熱不要過快，以免玻璃發(fā)生炸裂。3 、開車時應先供冷凝器的冷卻水，再向塔釜加熱，停車時則反之。七、報告內(nèi)容 :1 、計算全回流條件下的總板效率。2 、計算回流比等于 4的實驗條件下的總板效率。3 、利用本實驗的數(shù)據(jù)，討論回流比對精餾塔頂產(chǎn)品的質(zhì)量的影響。八、思考題 :1 、總板效率和單板效率會不會超過100 ?為什么 ?2 、阿