精餾塔實驗講義一、實驗目的充分利用計算機采集和控制系統(tǒng)具有的快速、大容量和實時處理的特點，進行精餾過程多實驗方案的設(shè)計，并進行實驗驗證，得出實驗結(jié)論。以掌握實驗研究的方法。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。學習精餾塔性能參數(shù)的測量方法，并掌握其影響因素。測定精餾過程的動態(tài)特性，提高學生對精餾過程的認識。二、實驗原理在板式精餾塔中，由塔釜產(chǎn)生的蒸汽沿塔板逐板上升與來字塔板下降的回流液，在塔板上實現(xiàn)多次接觸，進行傳熱與傳質(zhì)，使混合液達到一定程度的分離?；亓魇蔷s操作得以實現(xiàn)的基礎(chǔ)。塔頂?shù)幕亓髁颗c采出量之比，稱為回流比?；亓鞅仁蔷s操作的重要參數(shù)之一，其大小影響著精餾操作的分離效果和能耗?；亓鞅却嬖趦煞N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(yè)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(chǎn)品采出，也無原料加入，塔頂?shù)睦淠喝糠祷厮?nèi)中，這在生產(chǎn)中無實際意義。但是，由于此時所需理論塔板數(shù)最少，又易于達到穩(wěn)定，故常在工業(yè)裝置的開停車、排除故障及科學研究時使用。實際回流比常取最小回流比1.2-2.0倍。在精餾操作中，若回流系統(tǒng)出現(xiàn)故障，操作情況會急劇惡化，分離效果也會變壞。對于二元物系，如已知其汽液平衡數(shù)據(jù)，則根據(jù)精餾塔的原料液組成，進料熱狀況，操作回流比及塔頂餾出液組成，塔底釜液組成可以求出該塔的理論板數(shù)NT。按照式(5-1)可以得到總板效率Et，其中Np為實際塔板數(shù)。Et=-^x100%p部分回流時，進料熱狀況參數(shù)的計算式為q=Cpm(tBP-，F(xiàn))+Lrm式中：tF——進料溫度，°c。tBP——進料的泡點溫度，c。Cpm 進料液體在平均溫度(tF+tp)/2下的比熱，kJ/(kmol.c)。rm——進料液體在其組成和泡點溫度下的汽化潛熱，kJ/kmol。C=CMx+CMx,，kJ/(kmol.C)pmpl11p222r=rMX+rMx.，kJ/kmol

m1 11 222式中：Cp1，Cp2——分別為純組份1和組份2在平均溫度下的比熱，kJ/(kg.c)。r1,r2——分別為純組份1和組份2在泡點溫度下的汽化潛熱，kJ/kg。M1,M2——分別為純組份1和組份2的質(zhì)量，kg/kmolox1，x2——分別為純組份1和組份2在進料中的分率。三、實驗流程主體設(shè)備位號及名稱：T101——精餾塔D101——原料液儲罐D(zhuǎn)102——塔頂產(chǎn)品儲罐D(zhuǎn)103——塔底產(chǎn)品儲罐E101——預熱器E102——塔釜電加熱器E103——空氣冷凝器P101——進料泵LV101——塔釜掖位控制電磁閥四、實驗步驟?選擇參數(shù)在“實驗參數(shù)”界面，選擇精餾段塔板數(shù)，選擇提餾段塔板數(shù)。以下實驗步驟以精餾段塔板數(shù)為5,提餾段塔板數(shù)為3,回流比為4的情況下為例。?精餡塔進料檢查各容器罐內(nèi)是否為空。檢查各管線閥門是否關(guān)閉。在“實驗參數(shù)”界面，配置一定濃度的乙醇/正丙醇混合液，即進料配料比。設(shè)定進料罐的一次性進料量，單擊“進料”按鈕，進料罐開始進料，直到罐內(nèi)液位達到70%以上。5.打開進料泵P101的電源開關(guān)，啟動進料泵。設(shè)定進料泵功率，將進料流量控制器的MV值設(shè)為50%，開始進料。設(shè)定預熱器功率，將進料溫度控制器的MV值設(shè)為60%，開始加熱。如果塔釜液位漲過70%，打開LV101，將塔釜液位控制器的MV值折為30%左右，控制塔釜液位在70%-80%之間。?啟動再沸器打開閥門V103，將塔頂冷凝器內(nèi)通入冷卻水。設(shè)定塔釜加熱功率，將塔釜加熱控制器的MV值設(shè)為50%，使塔緩緩升溫。?建立回流在“回流比控制器”界面，將回流值設(shè)為20，將采出值設(shè)為5，即回流比控制在4。將塔釜加熱控制器的MV值設(shè)為60%，加大蒸出量。將塔釜液位控制器的MV值設(shè)為10%左右，控制塔釜液位在50%左右。?調(diào)整至正常進料溫度穩(wěn)定在95.3°C左右時，將進料溫度控制器設(shè)自動，將SP值設(shè)為95.3°C。塔釜液位穩(wěn)定在50%左右時，將塔釜液位控制器設(shè)自動，將SP值設(shè)為50%。塔釜溫度穩(wěn)定在90.5C左右時，將塔釜溫度控制器設(shè)為自動，SP值設(shè)為90.5C。穩(wěn)定時塔頂溫度在75.8C左右。保持穩(wěn)定操作幾分鐘，取樣記錄分析組分成份。?停車操作關(guān)閉原料預熱器，將進料溫度控制器設(shè)手動，將MV值設(shè)0。關(guān)閉原料進料泵電源，將進料流量控制器設(shè)手動，將MV值設(shè)0。關(guān)閉塔釜加熱器，將塔釜溫度控制器設(shè)受動，將MV值設(shè)0。待塔釜溫度冷