板式精餾塔實(shí)驗(yàn)報(bào)告參考模板

板式精餡塔實(shí)驗(yàn)報(bào)告板式精餡塔實(shí)驗(yàn)報(bào)告板式精餾塔實(shí)驗(yàn)報(bào)告板式精餾塔實(shí)驗(yàn)報(bào)告板式精餾塔實(shí)驗(yàn)報(bào)告板式精餾塔實(shí)驗(yàn)報(bào)告1/161/16板式精餾塔實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)院：廣州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院班級(jí)：生物工程121班分組：第一組姓名：其他組員：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師：尚小琴吳俊榮實(shí)驗(yàn)時(shí)間2014.11.15

摘要：此次實(shí)驗(yàn)是對(duì)篩板精餾塔的性能進(jìn)行全面的測(cè)試，實(shí)驗(yàn)主要對(duì)乙醇正丙醇精餾過(guò)程中的研究不同條件下改變參量時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得出塔釜濃度、回流比、進(jìn)料位置等與全塔效率的關(guān)系，確定該篩板精塔的最優(yōu)實(shí)驗(yàn)操作條件。Abstract關(guān)鍵詞：精餾；回流比；全塔效率；塔釜濃度Abstract:Thesieveplatedistillationcolumnperformancecomprehensivetesting,mainlyonethanolisopropylalcoholdistillationprocessinthedifferentexperimentalconditionswerediscussed,thereactorconcentration,refluxratio,feedlocationandtheentiretowerTherelationshipbetweentheefficiencyofsieveplatetower,determinetheoptimalexperimentalconditionsoffine.Keywords：Distillation;refluxratio;thetowerefficiency弓I言：精餾是利用混合液中兩種液體的沸點(diǎn)差異來(lái)分離兩種液體的過(guò)程。精餾裝置有精餾塔、原料預(yù)熱器、再沸器、冷凝器、釜液冷卻器和產(chǎn)品冷卻器等設(shè)備。熱量自塔釜輸入，物料在塔內(nèi)經(jīng)多次部分氣化與部分冷凝進(jìn)行精餾分離，由冷凝器和冷卻器中的冷卻介質(zhì)將余熱帶走。精餾過(guò)程的節(jié)能措施一直是人們普遍關(guān)注的問(wèn)題。精餾操作是化工生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛的一種單元操作，也是化工原理課程的重要章節(jié)⑵。分析運(yùn)行中的精餾塔,當(dāng)某一操作條件改變時(shí)的分離效果變化，屬于精餾的操作型問(wèn)題4。本研究從塔釜濃度、回流比、進(jìn)料位置、全回流和部分回流等操作因素對(duì)數(shù)字型篩板精餾塔進(jìn)行全面考察［1］，得出一系列可靠直觀的結(jié)果，加深對(duì)精餾操作中一些工程概念的理解，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)有一定的指導(dǎo)意義通過(guò)本實(shí)驗(yàn)我們得出了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，由計(jì)算機(jī)繪圖找出最優(yōu)一組實(shí)驗(yàn)參數(shù)，在這組參數(shù)下進(jìn)行提純將會(huì)節(jié)約大量能源，同時(shí)為今后開(kāi)出的設(shè)計(jì)型、綜合型、研究型的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，為學(xué)生的創(chuàng)新性科研項(xiàng)目具有重要的教改意義［3"1.實(shí)驗(yàn)部分1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)會(huì)對(duì)精餾過(guò)程多實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，以掌握實(shí)驗(yàn)研究的方法。掌握單板效率和全塔效率的測(cè)定方法。了解板式精餾塔結(jié)構(gòu)及塔內(nèi)的傳質(zhì)傳熱狀況，掌握板式塔內(nèi)溫度，濃度及分布規(guī)律。了解實(shí)驗(yàn)條件與板式精餾塔分離效率的關(guān)系，確定影響分離效率的因素，并掌握其影響效率。

1.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容研究在全回流條件下，開(kāi)車過(guò)程中塔頂溫度等參數(shù)隨時(shí)間的變化情況及規(guī)律。測(cè)定精餡塔在全回流條件下穩(wěn)定操作時(shí)塔內(nèi)溫度和濃度沿塔高的分布，研究其分布情況及規(guī)律。 測(cè)定精餡塔在全回流時(shí)全塔理論塔板數(shù)、總板效率。測(cè)定精餡塔在某一回流比時(shí)全塔理論塔板數(shù)、總板效率。測(cè)定在部分回流時(shí)總板效率隨回流比的變化情況。測(cè)定在部分回流時(shí)總板效率隨進(jìn)料位置的變化情況。1.3實(shí)驗(yàn)材料與裝置物系：乙醇一-正丙醇純度：分析純或化學(xué)純料液濃度：15—25%(乙醇的質(zhì)量百分?jǐn)?shù))濃度測(cè)量：阿貝折射儀液位電磁閥來(lái)出閥-X-進(jìn)料閥段牌口獨(dú)加染粉.檀也代忘春誠(chéng)?中液位電磁閥來(lái)出閥-X-進(jìn)料閥段牌口獨(dú)加染粉.檀也代忘春誠(chéng)?中 1.4實(shí)驗(yàn)步驟1.4.1實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備：將阿貝折光儀配套的超級(jí)恒溫水浴調(diào)節(jié)運(yùn)行所需溫度(30°C),記錄溫度，檢查取樣用的注射器和擦鏡頭紙是否準(zhǔn)備好用阿貝折光儀測(cè)出原料液的折射率； 檢查旋塞開(kāi)關(guān)是否處于關(guān)閉，電表示數(shù)是否都為零。 將原料裝入原料槽中，打開(kāi)進(jìn)料閥，讓液料(乙醇-正丙醇)從原料槽用泵輸送, 經(jīng)過(guò)進(jìn)入塔釜內(nèi)，根據(jù)磁翻轉(zhuǎn)液面計(jì)，當(dāng)液面到達(dá)塔釜的2/3后，關(guān)閉進(jìn)料閥門(mén)和流量計(jì)閥門(mén)。 1.4.2全回流下操作 實(shí)驗(yàn)①.研究在全回流條件下，開(kāi)車過(guò)程中塔頂溫度等參數(shù)隨時(shí)間的變化情況及規(guī)律。打開(kāi)塔頂冷凝器的冷卻水，冷卻水量要足夠大(約8L/h)記下室溫值，接上電源閘(220V)，按下裝置上電源總開(kāi)關(guān)。 調(diào)節(jié)加熱電壓為75V左右，待塔板上建立液層時(shí)，緩慢加大電壓至100V，使塔內(nèi)維持正常操作確認(rèn)塔頂出料閥門(mén)和各取樣處于關(guān)閉狀態(tài)，使全塔處于全回流狀態(tài)從操作穩(wěn)定加熱時(shí)起每隔3min記錄一次塔頂溫度、回流液溫度和塔釜溫度，待示數(shù) 稍穩(wěn)定后可隔較長(zhǎng)時(shí)間讀數(shù)。至電表示數(shù)穩(wěn)定為止。數(shù)據(jù)記錄于表1中。 實(shí)驗(yàn)②：測(cè)定精餾塔在全回流條件下穩(wěn)定操作時(shí)塔內(nèi)溫度和濃度沿塔高的分布，研究其分布情況及規(guī)律。方法：在實(shí)驗(yàn)①基礎(chǔ)上，當(dāng)穩(wěn)定操作時(shí)，記錄每塊板上塔內(nèi)的溫度 實(shí)驗(yàn)③：測(cè)定精餾塔在全回流時(shí)全塔理論塔板數(shù)、總板效率。 方法：在實(shí)驗(yàn)①基礎(chǔ)上，等各塔板上鼓泡均勻后，保持加熱釜電壓不變，在全回流情況下穩(wěn)定20min左右，期間仔細(xì)觀察全塔傳質(zhì)情況，帶情況穩(wěn)定后分別在塔頂、塔釜和原料液取樣口用注射器同時(shí)取樣，用阿貝折射儀分析樣品濃度。 1.4.3部分回流下操作 實(shí)驗(yàn)④：測(cè)定精餾塔在回流比為4,塔層為8時(shí)全塔理論塔板數(shù)、總板效率。打開(kāi)塔釜冷卻水閥門(mén)，冷卻水流量以保證釜鎦液溫度接近常溫為準(zhǔn)；將物料入量分別以以1.5，1.8,2.4(L/h)的流量加入塔內(nèi)，用回流比控制調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)回流比R=4 餾出液收集在塔頂容量管中，塔釜產(chǎn)品經(jīng)冷卻后由溢流管流出，收集在容器內(nèi)。 等操作穩(wěn)定后，觀察板上傳質(zhì)狀況，記下加熱電壓、電流、塔頂溫度等有關(guān)數(shù)據(jù)，板式精餡塔實(shí)驗(yàn)報(bào)告板式精餡塔實(shí)驗(yàn)報(bào)告板式精餡塔實(shí)驗(yàn)報(bào)告板式精餡塔實(shí)驗(yàn)報(bào)告整個(gè)操作中維持進(jìn)料流量計(jì)讀數(shù)不變，用注射器取下塔頂、塔釜和進(jìn)料三處樣品，用折光儀分析，并記錄進(jìn)原料液的溫度（室溫）。實(shí)驗(yàn)⑤測(cè)定在部分回流時(shí)總板效率隨回流比的變化情況。方法：在實(shí)驗(yàn)步驟④基礎(chǔ)上，（物料入量都為2.OL/h）調(diào)節(jié)回流比R為2和3和4,重復(fù)④實(shí)驗(yàn)步驟2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理表1.全回流時(shí)塔釜，塔頂各塔層的回流溫度隨時(shí)間變化\溫度攵分並/min「\塔頂塔荃?塔層3塔劇塔層5塔層&塔層7塔燉塔層9D23.126.32澆23.2器.523.523.1藥.9：2"323.140,622.923.%23,5.23.5,盛.1如922.6623.160.1冗:23/2湫&23.6臨衛(wèi)2322.7923.184.52323.2為6吸6S3;2■.22,9鍋.71223.186.52323.223.62^.62*.2忠22.71523.1漪;1■2323;223,6216?密747.51323.Z88.32323:323,1殂,876.480.781.82123.2爲(wèi)45E.57.9.72178.579.4SO.5882469.488;57S.S77.779.180.681/232.488.22778.488,679.479.8Q.481.2■31.:6S2.S83.53079.2奴口79.779.4禎&81.3S1.582.6S3.43379.583；.879.67"80.480.981.182.182.9典73.4說(shuō)早他弓0$80.務(wù)30.38131.9記.73979.4甄979：：6肖.忘80；330,780.931.882.742'79.488.979-680.&go.7SO.9SI.9踢.7圖表1全回流時(shí)塔釜，塔頂各塔層的回流溫度隨時(shí)間變化頂簽流

塔塔回頂簽流

塔塔回03 6912151821別273033363942時(shí)ffl]/min板式精餾塔實(shí)驗(yàn)報(bào)告板式精餾塔實(shí)驗(yàn)報(bào)告板式精餾塔實(shí)驗(yàn)報(bào)告板式精餾塔實(shí)驗(yàn)報(bào)告根據(jù)圖1各塔板、塔頂、塔釜穩(wěn)定時(shí)的溫度為:塔層/層3456789塔頂塔釜溫度/°c79.679.380.380.780.981.982.779.488.9表2：全回流原始數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)處理表序號(hào)折射率①nD塔頂樣品樣品質(zhì)量分?jǐn)?shù)WD摩爾分?jǐn)?shù)XD11.36400.72000.770321.36350.74130.788931.36250.78390.8255平均1.36330.74840.7949塔釜液體序號(hào)折射率①nD樣品質(zhì)量分?jǐn)?shù)Ww摩爾分?jǐn)?shù)Xw11.37400.29390.351821.37650.18730.231231.37750.14470.1808平均1.37600.20860.2546原料液序號(hào)折射率①nD樣品質(zhì)量分?jǐn)?shù)Ww摩爾分?jǐn)?shù)Xf11.37420.28530.342421.37610.20440.251031.37420.28530.3424平均1.37480.25840.3120板式精餾塔實(shí)驗(yàn)報(bào)告板式精餾塔實(shí)驗(yàn)報(bào)告板式精餾塔實(shí)驗(yàn)報(bào)告板式精餾塔實(shí)驗(yàn)報(bào)告1.0-y氣相乙醇摩爾分?jǐn)?shù)⑦0.0-10.8-0.6-0.4-0.2-0.0 0.2 0.4 0.60.8 1.0表1.0-y氣相乙醇摩爾分?jǐn)?shù)⑦0.0-10.8-0.6-0.4-0.2-0.0 0.2 0.4 0.60.8 1.0T/°C 97.693.8592.6691.688.3286.2584.9884.1383.0680.578.38x/摩爾分?jǐn)?shù)00.1260.1880.210.3580.4610.5460.60.6630.8841y/摩爾分?jǐn)?shù)00.240.3180.3490.550.650.7110.760.7990.9141根據(jù)表2的數(shù)據(jù)作圖計(jì)算出全回流的理論板數(shù)2.1，總板效率為2.1/9X100%=23.33%序號(hào)樣品折射率nD樣品質(zhì)量分?jǐn)?shù)W摩爾分?jǐn)?shù)X理論板數(shù)效率塔頂1.36330.72000.77032.123.33%原料1.37480.25840.3120塔釜1.37600.20860.2546XD=0.7703Xw=0.2546XD=0.7703液相乙醇液相乙醇摩爾分?jǐn)?shù)（X）

表4：部分回流時(shí)僅改變回流比時(shí)原始數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)處理表(進(jìn)料流量為2kmol/h)回流比折射率①nD塔頂樣品樣品質(zhì)量分?jǐn)?shù)WD摩爾分?jǐn)?shù)XD21.36470.69010.743931.36350.74130.788941.36390.72420.7740塔釜液體回流比折射率①nD樣品質(zhì)量分?jǐn)?shù)Ww摩爾分?jǐn)?shù)Xw21.37950.05950.076231.37900.08080.102941.37950.05950.0762原料液回流比折射率①nD樣品質(zhì)量分?jǐn)?shù)Wf摩爾分?jǐn)?shù)Xf21.37310.33220.393531.37310.33220.393541.37310.33220.3935經(jīng)過(guò)查表以及計(jì)算回流比R=2,R=3,R=4時(shí)，xF均為0.3935，故q均相等，q=1.256,q線方程為：y=4.906xT.537回流比R=2時(shí)作出下圖，操作線方程為：y=Rx/(R+1)+xD/(R+1)=2x/(2+1)+0.7439/(2+1)=0.667x+0.24797由圖可知理論板數(shù)5.66，塔板效率=5.66/9X100%=62.89%板式精餾塔實(shí)驗(yàn)報(bào)告板式精餾塔實(shí)驗(yàn)報(bào)告板式精餾塔實(shí)驗(yàn)報(bào)告板式精餾塔實(shí)驗(yàn)報(bào)告操作線方程為:0.0土0.01.0-0.8-0.4-0.20.20.40.81.0操作線方程為:0.0土0.01.0-0.8-0.4-0.20.20.40.81.0XD=0.78890.6-0.6XF=0.3935x回流比R=3時(shí)作出下圖，y=Rx/(R+1)+xD/(R+1)=3x/(3+1)+0.7889/(3+1)=0.75x+0.19723由圖可知理論板數(shù)5.63，塔板效率=5.63/9X100%=62.56%Xw=0.1029回流比為R=4時(shí)作出下圖，操作線方程為：y=Rx/(R+1)+xD/(R+1)=4x/(4+1)+0.774/(4+1)=0.8x+0.1548100%=58%由圖可知理論板數(shù)5.22,塔板效率=5.22/9X100%=58%0.0一0.01.0-0.8-0.4-0.2-0.20.40.60.81.00.6-Xw=0.0762XF=0.3935xXD=0.774表格5部分回流時(shí)僅改變回流比時(shí)的理論板數(shù)與效率回流比理論板數(shù)/塊效率/Ep5.6662.89%5.6362.56%5.2258%表6在回流比為R=4保持不變的情況下僅改變流量進(jìn)料原始數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)處理表回流比理論板數(shù)/塊效率/Ep5.6662.89%5.6362.56%5.2258%表6在回流比為R=4保持不變的情況下僅改變流量進(jìn)料原始數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)處理表流量進(jìn)料Kmol/h折射率①nD樣品質(zhì)量分?jǐn)?shù)WD摩爾分?jǐn)?shù)XD1.51.36400.72000.77031.81.36300.76260.80732.41.36190.80940.8471塔頂樣品塔釜液體流量進(jìn)料Kmol/h折射率①nD樣品質(zhì)量分?jǐn)?shù)Ww摩爾分?jǐn)?shù)Xw1.51.37910.07650.09761.81.37900.08080.10292.41.37850.10210.1292原料液流量進(jìn)料折射率①nD 樣品質(zhì)量分?jǐn)?shù)Wfkmol/h摩爾分?jǐn)?shù)Xf1.5 1.3750 0.25130.30441.8 1.3755 0.22990.28032.4 1.3749 0.25550.3092進(jìn)料流量為1.5kmol/h作出下圖，此時(shí)q=1.27456q線方程為：y=qx/(qT)-xF/(qT)=4.642xT.1087操作線方程為：y=Rx/(R+1)+xD/(R+1)=4x/(4+1)+0.7703/(4+1)=0.8x+0.15406由圖可知理論板數(shù)5.41，塔板效率=5.41/9X100%=60.11%Xw=0.0976XF=0.3044xXD=0.7703

Xw=0.0976XF=0.3044xXD=0.7703進(jìn)料流量為1.8kmol/h作出下圖，此時(shí)q=1.2846q線方程為：y=qx/(qT)-xF/(qT)=4.5137x-0.9845操作線方程為：y=Rx/(R+1)+xD/(R+1)=4x/(4+1)+0.8037/(4+1)=0.8x+0.16074由圖可知理論板數(shù)6.39，塔板效率=6.39/9X100%=71%進(jìn)料流量為2.4kmol/h作出下圖，此時(shí)q=1.2728q線方程為：y=qx/(qT)-xF/(qT)=4.666xT.1334操作線方程為：y=Rx/(R+1)+xD/(R+1)=4x/(4+1)+0.8471/(4+1)=0.8x+0.16942由圖可知理論板數(shù)6.29，塔板效率=6.29/9X100%=69.89%板式精餾塔實(shí)驗(yàn)報(bào)告表格6部分回流時(shí)僅改變流量進(jìn)料時(shí)的理論板數(shù)與效率流量進(jìn)料Kmol/h理論板數(shù)/塊效率/Ep1.55.4160.11%1.86.3971%2.46.2969.89%3?數(shù)據(jù)處理：演算｛以表4數(shù)據(jù)回流比為R=3為例｝部分回流僅改變回流比(XF不變)情況下xq線方程求解：由表1可知進(jìn)料溫度TF=23.1°C在f=0.3935的進(jìn)料熱狀況下，由TB=9.1389x2-27.861x+97.359 得混合液體的泡點(diǎn)溫度為：87.8C。乙醇在平均溫度：(TF+TB)/2=55.456C，在此溫度下乙醇的比熱容Cp,A=3.02KJ/(Kg*k)；正丙醇比熱容Cp,B=2.84KJ/(Kg*k)(查化工原理上冊(cè)附圖十七液體比熱容共線圖)87.8C下：乙醇在的汽化熱rA=855KJ/Kg，正丙醇的汽化熱rB=670KJ/Kg。(查化工原理上冊(cè)附圖十九汽化熱共線圖)純組分的乙醇摩爾質(zhì)量MA=40丙醇=60所以混合液體比熱容：Cp,m=Cp,AMAxA+Cp,BMBxA=3.02X40X0.3935+2.84X60X(1-0.3935)=252.88KJ/(Kg*k)；混合液體汽化熱:rm=rAMAxA+rBMBxA=855X40X0.3935+670X60X(1-0.3935)=64033.65KJ/Kg因此：q=[Cp,m(TB-TF)+rm]/rm=[252.88X(87.8-23.1)+64033.65]/64033.65=1.256故q線方程為：Y=qx/(qT)-xF/(qT)=4.906x+1.537⑵已知R=3,xD=0.7889，則精餾段操作方程為：y=Rx/(R+1)+xD/(R+1)=3x/(3+1)+0.7889/(3+1)=0.75x+0.19723板式精餾塔實(shí)驗(yàn)報(bào)告板式精餾塔實(shí)驗(yàn)報(bào)告板式精餾塔實(shí)驗(yàn)報(bào)告板式精餾塔實(shí)驗(yàn)報(bào)告⑶作圖求理論板數(shù):0.0B1.00.80.6y0.40.20.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.00.0B1.00.80.6y0.40.20.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0Xw=0.1029 XF=0.3935xXD=0.7889N-1由圖可知，理論板數(shù)，則：E= 一X100%=5.63/9X1QQ%=62.56%TNP部分回流下（以表4回流比R=4,流量進(jìn)料為1.8Kmol/h時(shí)的數(shù)據(jù)為例）①由折射率求出質(zhì)量分?jǐn)?shù)（①）A①=58.84-42.61nA D式中，①——乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；An——折光率。D得樣品質(zhì)量分?jǐn)?shù)：3f=0?2299cod=0.7626cow=0.0808②由質(zhì)量分?jǐn)?shù)求摩爾分?jǐn)?shù)（七）~€f—€—+ AMMA B得：xF=0.2803 xD=0.8073 xW=0.1029XF――原料液中易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù);七一一餾出液中易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù);XXW――釜?dú)堃褐幸讚]發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)。LWy' = X' X提餾段：職L-WmL-WW可根據(jù)軟件Originpro作出的操作線操作線方程與q線的交點(diǎn)連接點(diǎn)（xw,xw）在圖上作出。5.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析結(jié)論部分回流時(shí)進(jìn)料流量為2L/h回流比理論板數(shù)/塊效率/Ep25.6662.89%35.6362.56%45.2258%部分回流時(shí)回流比R=4流量進(jìn)料Kmol/h