精餾實驗報告5000字

精餾實驗報告5000字

乙醇---水溶液精餾篩板塔性能參數及過程動態(tài)特性的測定（化學化工學院02化工（2）班0402049曹虹霞350002）摘要：精餾是一種在化工生產上經常使用的進行液體混合物分離以達到提純或回收有用組分的方法。精餾是基于液體混合物中各組分揮發(fā)度的差異。篩板塔則使氣液在各塔板上保持密切接觸，它的各種參數都影響著液體混合物的分離效果。本文是討論在乙醇---水溶液分離時篩板塔操作因素對它的靜態(tài)與動態(tài)參數的影響。關鍵詞：精餾篩板塔氣液傳質回流1前言精餾是一種氣液傳質過程，所用的設備應提供充分的氣液接觸，氣液傳質設備種類繁多。一般都是塔設備，它包括板式塔和填料塔。板式塔的塔板又包括比較早期的泡罩塔板、浮閥塔板、篩孔塔板、舌形塔板、網孔塔板、垂直篩板、多降液管塔板、林德塔板以及無溢流塔板。在這些塔板中，篩板塔板具有的優(yōu)點還是比較多：（1）結構簡單，造價低廉，便于檢修與清洗；（2）空塔速度比較大（3）生產能力比較大；（4）塔板效率比較穩(wěn)定。但是一直以來被人們認為操作范圍狹窄，篩孔比較容易堵塞，后來研究表明，這些缺點都可以通過新的設計改進，而使篩板塔發(fā)展成為應用最廣的的通用塔板。在本實驗中是應用篩板塔進行乙醇---水精餾實驗，研究不同濃度、不同回流比、不同進料位置對操作條件和分離能力的影響。2實驗基本原理在板式精餾塔中，由塔釜產生的蒸汽沿塔板逐板上升，與來自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?；亓魇蔷s操作得以實現的基礎，是精餾操作的重要參數之一，它的大小影響著精餾操作的分離效果和能耗。此外，不同進料位置、不同進料量等同樣影響著精餾操作的分離效果。在塔設備的實際操作中，由于受到傳質時間和傳質面積的限制以及其他一些因素的影響，一般不可能達到氣液平衡狀態(tài)，實際塔板的分離作用低于理論塔板，因此，我們可以用全塔效率和單板效率來表示塔的分離效果。3實驗裝置及流程本實驗有四套Ф50mm不銹鋼篩板精餾塔，其流程如圖3所示。每套裝置由塔體、供液系統(tǒng)、產品貯槽和儀表控制柜等部分組成。蒸餾釜為Ф250×400×3mm不銹鋼立式結構。用二支0.5kw，SRY-2-1型電熱棒進行加熱，其中一支0.5kw為恒定加熱，另一支0.5kw則用自藕變壓器在0～0.5[kw]范圍內調節(jié)，并由儀表柜上的電流表、電壓表加以顯示。釜上有溫度計、測壓接口以及兩個備用接口。塔身采用Ф57×3.5mm不銹鋼制成。設有兩個加料口供選擇。共15個塔節(jié)，用法蘭連接。塔身主要參數：1、塔徑：Ф50mm2、塔板：板厚δ=1mm不銹鋼，孔徑：d0=2mm，孔數：n=21，為三角形排列3、板間距：HT=100mm4、溢流管：管徑Ф14×2mm不銹鋼管，堰高h0=10mm在塔頂和“靈敏板”之塔段中裝有WZG～001微型銅電阻感溫計各一支。并由儀表柜上的XCZ-102溫度計指示儀加以顯示，以監(jiān)測汽相組成的變化。塔頂上裝有不銹鋼蛇管式冷凝器。蛇管Ф14×2mm，長250mm，以自來水作為冷卻劑。冷凝器上方裝有排氣旋塞。產品貯槽為Ф250×400×3mm不銹鋼。貯槽上方設有觀測罩，預測產品之濃度?；亓鞴?、產品管及供料管分別采用Ф14×2mm、Ф8×1mm不銹鋼制成。用轉子流量計分別計量產品、回流及供料量。其中產品流量計為LZB-3WB，流量范圍2.5～25[ml/min]；回流流量計為LZB-3WB，流量范圍6～60[ml/min]；供料流量計為LZB-4型，流量范圍0～10[l/h]。料液由供料泵提供。儀表控制柜：裝有顯示與控制儀表、自藕變壓器以及電器開關等。柜背面裝有分別連接供料泵和加熱器電阻式航空插座二支。在塔身的上中下三部分各在二塊塔板上設有取樣口，只要用針筒戳穿取樣口的硅膠板即可取樣。因此本裝置不但可以進行精餾操作訓練和在部分回流下的總板效率的測定，還可以進行全回流下的單板效率的測定。4．操作步驟與要點4.1在塑料箱內預先加入體積比為5%左右的酒精水溶液（酒精濃度用液體比重天平測定，液體比重天平的使用方法見附錄6，濃度測定應在20℃下進行）。開動輸液泵電源開關，用泵將5%的酒精溶液打入加熱釜內至該釜液位計紅刻線標記為止。此時閥門位置如圖4所示。釜內加料完畢后，閥5關，閥3開，閥4開，閥2關。2、在塑料箱內重新配制體積比為15～20%左右的酒精水溶液（濃度仍然要在20℃下測定）。3、啟動儀表柜上“總電源”（綠色按鈕），合上“恒定”、“可調”兩個開關。為了加快預熱速度，可將調壓器調到電壓表上讀數為“220V”，進行釜液加熱。4、先打開冷凝器頂上通大氣的考克，再打開冷卻水閥，使塔頂冷凝器內有足夠的冷卻水。5、打開回流流量計閥門至最大開度。流量計內不應有雜質，浮子要上下靈活。6、當觀察到三個塔節(jié)玻璃筒內自下而上逐步形成鼓泡現象時，要調小加熱電壓，以維持塔內正常鼓泡。7、待回流流量計浮子上浮后，調節(jié)流量計閥門，直至浮子最大截面處升至所需刻度線平齊為止。8、按下儀表柜上“輸液泵”按鈕，并開啟圖4所示的閥8，調節(jié)進料流量計的閥6，使供料量保持在所需流量的刻度上始終不變（一定要隨時調節(jié)，加以控制）。x9、稍開一點圖4中的閥3，使釜液以細線狀排出，并保持液面在標記處（紅刻線）始終不變（一定要隨時調節(jié)，加以控制）。10、如果塔內鼓泡太厲害（整個玻璃筒都充滿），可適當關小可調電熱棒的調壓器，稍后觀察鼓泡是否已穩(wěn)定正常，如果調小電壓后仍無法使鼓泡正常，則應分析原因，排除故障后再進行調試。11、如果鼓泡正常，則可開始調節(jié)回流比。若選取回流比為3，則回流計量計流量應控制在“30”刻度線，產品流量計應控制在“10”刻度線以上12、請按表3記錄有關數據。13、待圖4比重測定計內充滿產品后，取出釜液、產品、料液各200mm左右，進行分析。14、分析工作結束，并確認無差錯及產品合格后，關電源，停水，整理現場。并在直角坐標紙上繪制～y圖，用圖解法求出理論塔板數。5實驗數據記錄與處理1實驗數據見附表2實驗數據處理2.1計算公式q線方程：y=q/(q+1)x-xf/(q+1)q=1+Cp（ts-tf）/rr=4.745×10-4x2-3.315x+5.3797×102Cp=1.0365-1.3485×10-3w-9.3326×10-4t-4.3944×10-5w2+3.8630×-5-6210wt+9.9620×10tt=（ts+tf）/2提餾段操作線方程：y=R/(R+1)x+xD/(R+1)tf=t始+t終單板效率：汽相默弗里板效率：Emv,n=（yn-yn+1）/（yn*-yn+1）液相默弗里板效率：Eml,n=（xn-xn+1）/（xn*-xn+1）全塔效率ET=NT/N其中:ts——乙醇水溶液的沸點溫度,℃tf——加料箱內料液的溫度,℃Cp——原料的平均定壓摩爾熱容,Kcal/Kg℃r——原料的汽化潛熱,Kcal/Kg℃w——加料箱內乙醇的質量百分數%xf——加料箱內乙醇的摩爾百分數%xD——產品乙醇的摩爾百分數%xw——釜殘液乙醇的摩爾百分數%q——進料熱狀況參數R——回流比NT——為完成一定分離任務所需的理論板數N——為完成一定分離任務所需的實際板數Emv,n---第n實際板的汽相默弗里板效率；Eml,n---第n實際板的液相默弗里板效率；yn，yn+1---分別為離開第n，n+1塊實際板的汽相組成，摩爾分數；yn*---與離開第n塊實際板液相組成xn成平衡的汽相組成，摩爾分數；xn，xn+1---分別為離開第n，n+1塊實際板的液相組成，摩爾分數；xn*---與離開第n塊實際板汽相組成xn成平衡的液相組成，摩爾分數；2.2計算示例ts由乙醇---水混合液在常壓下氣液平衡數據所做出的x-ts圖（如圖一）中直接讀出（用origin6.0軟件）讀出xf=15.6%ts=84.367℃xf=14.0%ts=84.847℃t=（84.367+28.6）/2=56.4835-3-4-5Cp=1.0365-1.3485×10×32-9.3326×10×56.4835-4.3944×10×322+3.8630×10-5×56.4835×32+9.9620×10-6×56.48352=1.00r=4.745×10-4×322-3.315×32+5.3797×102=432.4q=1+1×（84.367-28.6）/432.4=1.129y=5x/（5+1）-0.779/6=0.8333x+0.1293在用圖解法求解時，精餾段操作線方程可由點(xD,xD)和(0,xD/(R+1))確定,q線方程連接點(xf,xf)和(xf/q,0),提餾段操作線方程由精餾段操作線方程和q線方程的交點和(xw,xw)確定,平衡曲線由1atm下乙醇～水的平衡數據畫圖得。96949290YAxisTitle88868482807876020406080100XAxisTitle圖一乙醇---水混合液常壓下x-ts圖6結果討論在本次實驗中，測出的塔板的效率非常低，僅為40%，這與實驗一起太陳舊有極大關系，這套一起已經使用了20多年，所以使得氣液相接觸、傳質與傳熱都不完全，損失很多能耗，而使篩板塔的分離能力降低、效率也低。這次實驗是用圖解法求塔板數。根據圖解和精餾理論可得出下面的結論：（1）在不同的進料狀況下，對q值及q線的斜率也隨之不同，所以q線與精餾段操作線的交點也及兩操作線的交點d因進料熱狀況不同而變動，從而提餾段操作線的位置也就隨之變化。在回流比R、xf、xd、xw一定的情況下，q值減小，即進料前經過預熱或者部分汽化，精餾段操作線不變，但提餾段操作線斜率變大越靠近平衡線，所需的理論板數N越多。（2）精餾的核心是回流，精餾操作的實質是塔底供熱產生部分汽化的蒸汽回流，塔頂冷凝造成部分液體回流。精餾中的回流比R，在塔的設計中是影響設備費用（塔板數、再沸器、及冷凝器傳熱面積）和操作費用（加熱蒸汽及冷卻水消耗量）的一個重要因素，所以應該選擇合適的回流比。在操作中，它是一對產品的質量與產量有重大影響而又便于調節(jié)的參數。在操作中，存在一個全回流（即R=∞）與最小回流比Rmin，操作中的R=（1.1～2.0Rmin）。相同的物系，達到相同的分離要求，若進料狀況參數q值越小，對應的最的回流比越大；同一物系分離，進料組成及熱狀況相同，xd越大，Rmin就越大，最小回流比與一定分離要求是緊密聯(lián)系的。（3）影響理論塔板分離能力的主要因素是精餾段液汽比L/V，提餾段的液汽比L，/V，。L/V是精餾段操作線的斜率，當L/V增加時，精餾段操作線向對角線靠近即遠離平衡線。而操作線與平衡線的偏離程度越大，表示每塊理論塔板的增濃程度就越高，在達到同樣分離要求的條件下所需的理論板數就越少。（4）最優(yōu)加料板位置是該板的液相組成或略低于xd即兩操作線交點的橫坐標）。在圖解法中，當某階梯跨過兩操作線交d時，應及時更換操作線，在逐板計算法中則體現為當x〈xd時以提餾段操作線代替精餾段方程，這是因為對一定的分離任務而言，這樣做所需的理論板數最小。若提前使用提餾段操作線或過了交點仍沿用精餾短操作線（相當于改變加料位置），都會因為某些階梯的增濃程度減少而使理論板數增加。參考文獻[1]陳敏恒叢德滋方圖南齊鳴齋.化工原理[M].北京:化學工業(yè)出版社,2000[2]姚玉英陳常貴，柴誠敬.化工原理[M].天津:天津大學出版社,1996.3[3]福州大學化工原理實驗室.化工原理實驗福州[5]趙汝溥管國鋒化工原理[M]北京:化學工業(yè)出版社1999

第二篇：化原實驗報告-精餾400字揚州大學化工原理實驗報告班級姓名學號實驗日期同組人姓名指導教師實驗名稱精餾塔的操作及塔效率的測定一、實驗預習1.實驗目的2.實驗原理-1-3.寫出下圖所示的實驗流程示意圖中各編號所代表的設備、儀器或儀表的名稱。精餾實驗流程示意圖-2-4.簡述實驗所需測定的參數及其測定方