20090506化工原理實驗報告朱慶書篩板精餾塔塔板效率的測定一、實驗目的了解精餾塔的構造，熟悉精餾工藝流程；熟悉精餾塔操作方法；測定在全回流狀況下的單板效率及部分回流狀況下的全塔效率；二、實驗原理1．全回流狀況下的單板效率對第n板而言，按其相組成變化表示的單板效率(Murphreeefficiency)為（1）全回流時R=，操作線與對角線重合。因此有：yn+1=xn于是式（1）可寫成（2）這是，欲測定第n塊塔板的單板效率，只需測取該板（n板）及其上一板（n-1板）的液相組成xn和xn-1值。由xn值根據平衡曲線找出yn*，在代入（2）式即可求出該板的單板效率。2．全塔效率ET全塔效率又稱總板效率?？杀硎緸槭街校海豪碚摪鍞担ú话ㄔ俜衅鳎?，通過作圖法得到：實際板數（不包括再沸器），共有15塊對于二元物系已知氣液平衡數據，可根據餾出液組成xD，料液組成xF，釜殘液組成xW，回流比R，進料溫度tF可求出理論板數。三、實驗裝置實驗裝置為電加熱篩板塔，主要技術參數如下所示塔內徑：80mm實際塔板數：15塊（不包括再沸器）板間距：100mm加料板位置：孔徑：2mm開孔率：6%再沸器加熱功率：3kW塔頂冷凝器面積（雙程列管式）0.4m2塔內物系：乙醇和水的混合物四、實驗步驟檢查整套裝置管路系統及控制系統是否正常；向蒸餾釜中加入料液，維持液面在2/3處。料液組成在15%（體積分率）左右；啟動電源（或蒸汽）加熱，打開冷卻水（適當）。調節(jié)加熱電壓至100V左右，使塔操作正常，全回流至塔頂、塔底溫度基本不變，全塔穩(wěn)定后取樣（測單板效率）。測定xn和xn-1值。取樣及分析方法：用錐形瓶分別接取一定量的塔頂回流液、塔釜殘液，冷卻到40℃以下。將冷卻液倒入量筒中，用酒精計測取其比重，讀數為體積分率，同時測量溶液溫度。查表，將體積分率換算成20℃時的體積分率。查酒精在20℃時的體積分率與摩爾分率的關系曲線，得出酒精的摩爾分率。打開進料泵將進料量逐步升到510L/R，調節(jié)回流比至設定值（R=2左右），調節(jié)塔底熱負荷。保持塔操作正常，開塔底出料。保持蒸餾釜液位恒定，全塔穩(wěn)定操作一定時間后取樣（全塔效率）。測定xD，xF，xW，R，tF值。停車，關進料泵及閥門，全回流，關電源。關閉有關閥門，切斷總電源。注意事項：注意蒸餾釜液位處在正常位置；調節(jié)加熱電壓不宜忽大忽小。五、實驗數據實驗在全回流條件下測定的數據及處理結果如下表所示塔頂溫度：77.5℃塔底溫度：91.3℃加熱電壓：101..2V冷卻水流量：95L/h溶液溫度℃酒精計讀數轉化為20℃時體積百分數摩爾分率單板效率%xnxn-1yn*實驗在部分回流條件下測定的數據及處理結果如下表所示回流比R=進料溫度tF塔頂溫度：77.5℃塔底溫度：91.8℃加熱電壓：102.4V冷卻水流量：78L/h溶液溫度℃酒精計讀數轉化為20℃時摩爾分率理論板數全塔效率塔頂乙醇體積分率塔底乙醇體積分率料液乙醇體積分率xF六、數據處理與討論附圖1.圖解法求1號實驗裝置理論板層數計算全塔效率E=11/15=73.3%討論：2號實驗裝置與1號實驗裝置的全塔效率相差很大，從操作條件看，只有冷卻水流量不同，其它基本相同。推測冷卻水量太大會將塔頂冷凝液冷卻至較低溫度，回到塔內后會消耗大量向上的蒸汽，從而降低塔效率。建議：增設回流液溫度測量儀表，通過控制冷凝水流量來將該溫度限制在泡點附近。七、思考題怎樣判定全塔操作已達穩(wěn)定？塔頂、塔底溫度不再隨時間改變，基本就可以判定全塔操作已達穩(wěn)定。精餾塔操作中，若塔頂產品不達要求，