篩板精餾塔試驗(yàn)匯報(bào)學(xué)院:化學(xué)化工學(xué)院姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師：試驗(yàn)時(shí)間：6月3日摘要本文對(duì)篩板精餾塔性能進(jìn)行測(cè)試，主要對(duì)乙醇正丙醇精餾過(guò)程中不一樣試驗(yàn)條件進(jìn)行探討；得出了進(jìn)料流量、回流比與全塔效率關(guān)系，確定了該篩板精餾塔最好操作條件。關(guān)鍵詞精餾；回流比；全回流；部分回流；全塔效率Abstracttheperformanceofthetestsievedistillationcolumn,mainlyethanol,n-propanolinthedistillationprocessindifferentexperimentalconditionswerediscussed;obtainedfeedrate,refluxratiowiththewholetowerefficiencyisdeterminedthatthescreenoptimumoperatingconditionsplaterectificationcolumn.KeywordsDistillation;Refluxratio;Totalreflux;partialreflux;Thetowerefficiency序言精餾過(guò)程節(jié)能方法一直是人們普遍關(guān)注問(wèn)題。精餾操作是化工生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛一個(gè)單元操作，也是化工原理課程主要章節(jié)。分析運(yùn)行中精餾塔，當(dāng)某一操作條件改變時(shí)分離效果改變，屬于精餾操作型問(wèn)題。這類問(wèn)題取材于工程實(shí)踐，是培養(yǎng)工程觀念、提升學(xué)生處理實(shí)際問(wèn)題能力好方法，但同時(shí)也成為學(xué)習(xí)難點(diǎn)。在工業(yè)生產(chǎn)中，充分掌握操作條件各類原因影響，對(duì)提升產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定生產(chǎn)，提升效益有主要意義。本研究從進(jìn)料流量、回流比、全回流和部分回流等操作原因?qū)?shù)字型篩板精餾塔進(jìn)行全方面考查得出一系列可靠直觀結(jié)果，加深對(duì)精餾操作中一些工程概念了解，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)有一定指導(dǎo)意義。經(jīng)過(guò)本試驗(yàn)，我們得出了大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)，由計(jì)算機(jī)繪圖找出最優(yōu)一組試驗(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)為今后開出設(shè)計(jì)型、綜合型、研究型試驗(yàn)項(xiàng)目，為學(xué)生創(chuàng)新性科研項(xiàng)目具備主要教改意義。1.試驗(yàn)部分1.1試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)1.1.1了解板式精餾塔結(jié)構(gòu)及精餾流程。1.1.2掌握精餾塔操作方法，并能處理精餾過(guò)程中出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。1.1.3測(cè)取部分回流或全回流條件下總板效率。1.2試驗(yàn)內(nèi)容1.2.1研究在全回流條件下，開車過(guò)程中塔頂溫度等參數(shù)隨時(shí)間改變情況及規(guī)律。1.2.2測(cè)定精餾塔在全回流條件下穩(wěn)定操作時(shí)塔內(nèi)溫度和濃度沿塔高分布，研究其分布情況及規(guī)律。1.2.3測(cè)定精餾塔在全回流時(shí)全塔理論塔板數(shù)、總板效率。1.2.4測(cè)定精餾塔在某一回流比時(shí)全塔理論塔板數(shù)、總板效率1.2.5測(cè)定精餾塔在全回流條件下全塔效率。1.2.6測(cè)定部分回流時(shí)總板效率隨回流比改變情況。1.2.7測(cè)定部分回流時(shí)總板效率隨進(jìn)料流量改變情況。1.3試驗(yàn)材料與裝置物系：乙醇---正丙醇（1）純度：分析純或化學(xué)純（2）料液濃度：15—25%（乙醇質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）（3）濃度測(cè)量：阿貝折射儀1.4試驗(yàn)步驟1.4.1試驗(yàn)前準(zhǔn)備（1）將阿貝折光儀配套超級(jí)恒溫水浴調(diào)整運(yùn)行所需溫度(30℃)，統(tǒng)計(jì)溫度，檢驗(yàn)取樣用注射器和擦鏡頭紙是否準(zhǔn)備好。（2）用阿貝折光儀測(cè)出原料液折射率。（3）檢驗(yàn)旋塞開關(guān)是否處于關(guān)閉，電表示數(shù)是否都為零。（4）將原料裝入原料槽中，打開進(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)，依照磁翻轉(zhuǎn)液面計(jì)，當(dāng)液面抵達(dá)塔釜2/3后，關(guān)閉進(jìn)料閥門和流量計(jì)閥門。1.4.2全回流下操作試驗(yàn)①.研究在全回流條件下，開車過(guò)程中塔頂溫度等參數(shù)隨時(shí)間改變情況及規(guī)律。Ⅰ打開塔頂冷凝器冷卻水，冷卻水量要足夠大（約8L/h）。Ⅱ記下室溫值，接上電源閘（220V），按下裝置上電源總開關(guān)。Ⅲ調(diào)整加熱電壓為75V左右，待塔板上建立液層時(shí)，遲緩加大電壓至100V，使塔內(nèi)維持正常操作。Ⅳ確認(rèn)塔頂出料閥門和各取樣處于關(guān)閉狀態(tài)，使全塔處于全回流狀態(tài)。Ⅴ從操作穩(wěn)定加熱時(shí)起每隔1min統(tǒng)計(jì)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)統(tǒng)計(jì)于表1中。試驗(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)溫度和濃度沿塔高分布，研究其分布情況及規(guī)律。方法：在試驗(yàn)①基礎(chǔ)上，當(dāng)穩(wěn)定操作時(shí)，統(tǒng)計(jì)每塊板上塔內(nèi)溫度，并在每塊板上取樣，用阿貝折射儀測(cè)量濃度。試驗(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：在試驗(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部分回流下操作試驗(yàn)④：測(cè)定精餾塔在某一回流比時(shí)全塔理論塔板數(shù)、總板效率。Ⅰ打開塔釜冷卻水閥門，冷卻水流量以確保釜鎦液溫度靠近常溫為準(zhǔn)。Ⅱ?qū)⑽锪先肓恳?.0（L/h）流量加入塔內(nèi)，用回流比控制調(diào)整器調(diào)整回流比R=2，餾出液搜集在塔頂容量管中。Ⅲ塔釜產(chǎn)品經(jīng)冷卻后由溢流管流出，搜集在容器內(nèi)。Ⅳ等操作穩(wěn)定后，觀察板上傳質(zhì)情況，記下加熱電壓、電流、塔頂溫度等關(guān)于數(shù)據(jù)，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，并統(tǒng)計(jì)進(jìn)原料液溫度(室溫)。試驗(yàn)⑤測(cè)定在部分回流時(shí)總板效率隨回流比改變情況。方法：在試驗(yàn)步驟④基礎(chǔ)上，（物料入量都為2.0L/h）調(diào)整回流比R為3、4和5，重復(fù)④試驗(yàn)步驟。試驗(yàn)⑥：測(cè)定在部分回流時(shí)總板效率隨流量改變情況。方法：在試驗(yàn)④、⑤基礎(chǔ)上，調(diào)整進(jìn)料轉(zhuǎn)子流量計(jì)閥，分別以1.0L/h、1.5L/h流量向塔內(nèi)加料（控制回流比R=4）,重復(fù)④試驗(yàn)操。1.5試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理1.5.1試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理表1全回流原始數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及數(shù)據(jù)處理序號(hào)塔頂產(chǎn)品塔釜理論板數(shù)/塊總板效率Ep折射率質(zhì)量分?jǐn)?shù)ωD摩爾分?jǐn)?shù)xD折射率質(zhì)量分?jǐn)?shù)ωw摩爾分?jǐn)?shù)xw11.35960.907440.92751.37730.153250.1910770.0%21.35990.894670.91721.37760.140460.1757平均1.35980.898920.92061.37750.144730.1808表2全回流各塔板、塔釜、塔頂穩(wěn)定時(shí)溫度塔層/層塔頂3456789塔釜溫度/℃77.978.478.678.880.381.683.785.192.6表3常壓下乙醇-正丙醇T-x-y平衡數(shù)據(jù)T/℃97.6093.8592.6691.6088.3286.2584.9884.1383.0680.5078.38x/液相摩爾分?jǐn)?shù)00.1260.1880.2100.3580.4610.5460.6000.6630.8841.0y/氣相摩爾分?jǐn)?shù)00.2400.3180.3490.5000.6500.7110.7600.7990.9141.0Nt=8-1=7NP=10EP=(Nt/NP)×100%=70.0%表4部分回流原始數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理序號(hào)回流比R進(jìn)料流量xF(L/h)塔頂產(chǎn)品塔釜產(chǎn)理論板數(shù)/塊總板效率EP/%折射質(zhì)量分?jǐn)?shù)ωD摩爾分?jǐn)?shù)xD折射質(zhì)量分?jǐn)?shù)ωW摩爾分?jǐn)?shù)xW121.51.37300.33660.39821.37700.16600.2061110.0%231.51.37050.44300.50921.37750.14470.1808220.0341.01.36310.77190.81531.37600.22240.2717660.0441.51.36220.81030.84781.37580.23090.2815660.0542.01.36150.84010.87271.37410.30330.3623660.0651.51.36000.89040.91381.37700.16600.2062990.0表5原料液原始數(shù)據(jù)及處理序號(hào)折射率質(zhì)量分?jǐn)?shù)摩爾分?jǐn)?shù)xF11.37320.32790.388921.37300.31940.379731.37340.33650.3982平均1.37320.32790.3889當(dāng)進(jìn)料流量不變，只改變回流比：回流比為2，進(jìn)料流量為1.5L/h做出右圖精餾段操作線方程為:yn+1=0.67x+0.13令x=0得c點(diǎn)連接ac精餾段方程直線q=2.21q線方程為：y=6.26x-2.04方程斜率為6.26并交于f點(diǎn)作出q線方程直線而且交精餾段方程與d點(diǎn)連接bd出提餾段方程。畫出理論塔板數(shù)。Nt=2-1=1NP=10EP=(Nt/NP)×100%=10.0%回流比為3，進(jìn)料流量為1.5L/h做出右圖精餾段操作線方程為:yn+1=0.75x+0.13令x=0得c點(diǎn)連接ac精餾段方程直線q=2.21q線方程為：y=6.26x-2.04方程斜率為6.26并交于f點(diǎn)作出q線方程直線而且交精餾段方程與d點(diǎn)連接bd出提餾段方程。畫出理論塔板數(shù)。Nt=3-1=2NP=10EP=(Nt/NP)×100%=20.0%回流比為4，進(jìn)料流量為1.5L/h做出右圖精餾段操作線方程為:yn+1=0.80x+0.17令x=0c點(diǎn)連接ac精餾段方程直線q=2.21q線方程為：y=6.26x-2.04方程斜率為6并交于f點(diǎn)作出q線方程直線而且交精餾段方程與d點(diǎn)連接bd出提餾段方程。畫出理論塔板數(shù)。Nt=7-1=6NP=10EP=(Nt/NP)×100%=60.0%回流比為5，進(jìn)料流量為1.5L/h做出右圖精餾段操作線方程為:yn+1=0.83x+0.15令x=0c點(diǎn)連接ac精餾段方程直線q=2.21q線方程為：y=6.26x-2.04方程斜率為6并交于f點(diǎn)作出q線方程直線而且交精餾段方程與d點(diǎn)連接bd出提餾段方程。畫出理論塔板數(shù)。Nt=10-1=9NP=10EP=(Nt/NP)×100%=90.0%回流比不變，改變進(jìn)料流量：因?yàn)閤F沒(méi)有改變，所以q不改變?；亓鞅葹?，進(jìn)料流量為1.0L/h做出右圖精餾段操作線方程為:yn+1=0.80x+0.17令x=0c點(diǎn)連接ac精餾段方程直線q=2.21q線方程為：y=6.26x-2.04方程斜率為6并交于f點(diǎn)作出q線方程直線而且交精餾段方程與d點(diǎn)連接bd出提餾段方程。畫出理論塔板數(shù)。Nt=10-1=9NP=10EP=(Nt/NP)×100%=90.0%回流比為4，進(jìn)料流量為1.5L/h做出右圖精餾段操作線方程為:yn+1=0.80x+0.17令x=0c點(diǎn)連接ac精餾段方程直線q=2.21q線方程為：y=6.26x-2.04方程斜率為6并交于f點(diǎn)作出q線方程直線而且交精餾段方程與d點(diǎn)連接bd出提餾段方程。畫出理論塔板數(shù)。Nt=7-1=6NP=10EP=(Nt/NP)×100%=60.0%回流比為4，進(jìn)料流量為2.0L/h做出右圖精餾段操作線方程為:yn+1=0.80x+0.17令x=0c點(diǎn)連接ac精餾段方程直線q=2.21q線方程為：y=6.26x-2.04方程斜率為6并交于f點(diǎn)作出q線方程直線而且交精餾段方程與d點(diǎn)連接bd出提餾段方程。畫出理論塔板數(shù)。Nt=7-1=6NP=10EP=(Nt/NP)×100%=60.0%1.5.2數(shù)據(jù)處理演算（以R=4,xF=1.5為例）由折射率求出質(zhì)量分?jǐn)?shù)ωD=58.84-42.61×1.3622=0.8103由質(zhì)量分?jǐn)?shù)求摩爾分?jǐn)?shù)xD=(0.8103/46.07)/[(0.8103/46.07)+((1-0.8103)/60.10)]=0.8478求操作線方程精餾段：yn+1=[R/(R+1)]xn+[1/(R+1)]xD=[4/(4+1)]xn+[1/(4+1)]xD=0.80xn+0.17求出q線方程TF=35.0+273=308kxA=0.3889xB=0.6111由TB=9.1389x2-27.861x+97.359得進(jìn)料泡點(diǎn)溫度TB=360k平均溫度=(TB+TF)/2=334kMA=46.07kg/kmolMB=60.10kg/kmol所以乙醇和正丙醇比熱容和汽化潛熱查表得：乙醇正丙醇溫比熱容Cp,A/kJ/(kg*k)汽化熱rA/kJ/kg比熱容Cp,B/kJ/(kg*k汽化熱rB/kJ/kg61℃2.34815.792.86708.2混合液體比熱容：Cp,m=Cp,AMAxA+Cp,BMBxA=2.34×46.07×0.3889+2.86×60.10×0.6111=146.96KJ/（Kg*k）混合液體汽化熱:rm=rAMAxA+rBMBxA=815.79×46.07×0.3889+708.2×60.10×0.6111=40626KJ/Kgq=[Cp,m(TB-TF)+rm]/rm=[146.96×334+40626]/40626=1.19q線方程為y=6.26x-2.04依照上面精餾段方程和q線方程兩直線相交于d點(diǎn)，連接bd作出提餾段方程，畫出理論塔板數(shù)。全塔效率Nt=7-1=6NP=10EP=(Nt/NP)×100%=60.0%1.5.3試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析：在全回流條件下穩(wěn)定操作塔內(nèi)溫度隨塔高增加而升高。在部分回流操作時(shí)，維持回流比R一定，增加原料液流量，xD、xW和理論塔板數(shù)與原料液流量大小沒(méi)有必定關(guān)系。因?yàn)閝線方程q只與進(jìn)料溫度和進(jìn)料配比xF關(guān)于。在部分回流操作時(shí)，維持回流原料液流量一定，伴隨回流比R減小，xD逐步減小，xW逐步增大，理論板數(shù)和全塔效率都逐步減小。在試驗(yàn)中對(duì)折光率測(cè)定