精馏实验报告

2020-08-22工作计划

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篇一:精馏实验报告

  采用乙醇—水溶液的精馏实验研究

  学校:漳州师范学院

  系别:化学与环境科学系

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  采用乙醇—水溶液的精馏实验研究

  摘要:本文介绍了精馏实验的基本原理以及填料精馏塔的基本结构,研究了精馏塔在全回流条件下,塔顶温度等参数随时间的变化情况,测定了全回流和部分回流条件下的理论板数,分析了不同回流比对操作条件和分离能力的影响。

  关键词:精馏;全回流;部分回流;等板高度;理论塔板数

  1.引言

  欲将复杂混合物提纯为单一组分,采用精馏技术是最常用的方法。尽管现在已发展了柱色谱法、吸附分离法、膜分离法、萃取法和结晶法等分离技术,但只有在分离一些特殊物资或通过精馏法不易达到的目的时才采用。从技术和经济上考虑,精馏法也是最有价值的方法。在实验室进行化工开发过程时,精馏技术的主要作用有:(1)进行精馏理论和设备方面的研究。(2)确定物质分离的工艺流程和工艺条件。(3)制备高纯物质,提供产品或中间产品的纯样,供分析评价使用。

  (4)分析工业塔的故障。(5)在食品工业、香料工业的生产中,通过精馏方法可以保留或除去某些微量杂质。

  2.精馏实验部分

  2.1实验目的

  (1)了解填料精馏塔的基本结构,熟悉精馏的工艺流程。

  (2)掌握精馏过程的基本操作及调节方法。

  (3)掌握测定塔顶、塔釜溶液浓度的实验方法。

  (4)掌握精馏塔性能参数的测定方法,并掌握其影响因素。

  (5)掌握用图解法求取理论板数的方法。

  (6)通过如何寻找连续精馏分离适宜的操作条件,培养分析解决化工生产中实际问题的能力、组织能力、实验能力和创新能力。

  2.2实验原理

  精馏塔一般分为两大类:填料塔和板式塔。实验室精密分馏多采用填料塔。填料塔属连续接触式传质设备,塔内气液相浓度呈连续变化。常以等板高度(HETP)来表示精馏设备的分离能力,等板高度越小,填料层的传质分离效果就越好。

  (1)等板高度(HETP)

  HETP是指与一层理论塔板的传质作用相当的填料层高度。它的大小,不仅取决于填料的类型、材质与尺寸,而且受系统物性、操作条件及塔设备尺寸的影

  响。对于双组分体系,根据其物料关系xn,通过实验测得塔顶组成xD、塔釜组成xW、进料组成xF及进料热状况q、回流比R和填料层高度Z等有关参数,用图解法求得其理论板NT后,即可用下式确定:HETP=Z/NT

  (2)图解法求理论塔板数NT

  精馏段的操作线方程为:yn+1= Rxn+xD R?1R?1

  上式中, yn+1---精馏段第n+1块塔板伤身的蒸汽组成,摩尔分数;

  xn---精馏段第n块塔板下流的液体组成,摩尔分数;

  xD---塔顶馏出液的液体组成,摩尔分数;

  R---泡点回流下的回流比;

  L'提馏段的操作线方程为:ym+1=xm-Wxw L'?WL'-W

  上式中, ym+1---提镏段第m+1块塔板上升的蒸汽组成,摩尔分数;

  xm---提镏段第m块塔板下流的液体组成,摩尔分数;

  xW---塔釜的液体组成,摩尔分数;

  L′--提镏段内下流的液体量,kmol/s;

  W----釜液流量, kmol/s;

  cpF(ts?tF)qxF加料线(q线)方程为:y=x-,其中q=1+ q?1q?1rF

  上式中,q---进料热状况参数;

  rF---进料液组成下的汽化潜热,kJ/kmol;

  ts---进料液的泡点温度, ℃;

  tF---进料温度,℃;

  ---进料液组成,摩尔分数;

  L回流比R为:R= DFcxpF---进料液在平均温度(tS-tF)/2的比热容,kJ/(kmol.℃);

  上式中, L---回流流量,kmol/s;

  D---馏出流量,kmol/s

  ① 全回流操作

  在精馏全回流操作时,操作线在y-x图上为对角线,如下图1所示,根据塔顶、塔釜的组成在操作线和平衡线间作梯级,即可得到理论塔板数。

  全回流时理论板数的确定 图2.部分回流时理论板数的确定

  ② 部分回流操作

  部分回流操作时,如上图2,图解法的主要步骤为:

  A.根据物系和操作压力在y-x图上作出相平衡曲线,并画出对角线作为辅助线;

  B.在x轴上定出x=xD、xF、xW三点,依次通过这三点作垂线分别交对角线于点a、f、b;

  C.在y轴上定出yC= xD /(R+1)的点c,连接a、c作出精馏段操作线; D.由进料热状况求出q线的斜率q/(q-1),过点f作出q线交精馏段操作线于点d;

  E.连接点d、b作出提馏段操作线;

  F.从点a开始在平衡线和精馏段操作线之间画阶梯,当梯级跨过点d时,就改在平衡线和提馏段操作线之间画阶梯,直至梯级跨过点b为止;

  G.所画的总阶梯数就是全塔所需的理论踏板数(包含再沸器),跨过点d的那块板就是加料板,其上的阶梯数为精馏段的理论塔板数。

  2.3实验装置流程示意图

  1-塔釜排液口;2-电加热管;3-塔釜;4-塔釜液位计;5-θ填料;6-窥视节;7-冷却水流量计;8-盘管冷凝器;9-塔顶平衡管;10-回流液流量计;11-塔顶出料流量计;12-产品取样口;13-进料管路;14-塔釜平衡管;15-旁管换热器;16-塔釜出料流量计;17-进料流量计;18-进料泵;19-产品、残液储槽;20-料槽液位计;21-料液取样口。

  2.4实验操作步骤

  2.4.1全回流槽操作

  (1)配料:在料液桶中配制浓度20%(酒精的质量百分比)的料液。取料液少许分析浓度,达到要求后把料液装入原料罐中。

  (2)打开仪器控制箱电源、仪表开关,仪表开始自检,完毕,按功能键调整显示界面到所需工作界面。

篇二:精馏实验报告完成版

  化工基础实验精馏实验报告

  摘要:欲将复杂混合物提纯为单一组分,采用精馏技术是最常用的方法,也是化工过程最重要的单元操作。本文研究了精馏塔在全回流条件下,塔顶温度等参数随时间的变化情况:精馏塔在全回流和部分回流下理论塔板数和全塔效率;并主要对乙醇—水混合液精馏过程中的不同实验操作条件进行研究,得出不同回流比对操作条件和分离能力的影响。并由图解法确定出理论塔板数和最适宜的分离操作条件。

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