1、什么是蒸馏操作？
2、蒸馏和精馏有何区别？
3、如何选定蒸馏操作压强？
4、何谓挥发度与相对挥发度？
5、何谓非理想溶液？它们的特点是什么？
6、溶液的气液相平衡的条件是什么？
7、什么是回流？精馏操作过程中回流有什么作用？ 8、什么是全回流操作？主要应用？ 9、从t-x-y 图上简述精馏的理论基础？ 10、何谓理论板？理论塔板数是如何求取的？ 11、精馏塔为什么要设蒸馏釜或再沸器？ 12、什么位置为适宜的进料位置？为什么？
13、q 值的物理意义是什么？不同进料状态下的q 值怎样？
14、用图解法求理论塔板数时，为什么说一个三角形梯级代表一块理论块？ 15、恒縻尔流假设的内容？
16、为使恒摩尔流假设成立，精馏过程须满足什么条件？ 17、化工生产中，对精馏塔板有哪些要求？ 18、何谓液泛、夹带、漏液现象？
19、一正在运行的精馏塔，由于前段工序的原因，使料液组成F x 下降，而F 、q 、R 、'
V 仍不变，试分析L 、V 、'
L 、D 、W 及D x 、W x 将如何变化？
19、解： ()F q V V -+=1' 分析，因为'V 、q 、F 不变，则：V 不变；
D RD D L V +=+= 分析 1+=R V D 因R 不变，V 不变，则D 不变；
W D F += 分析F 不变，D 不变，则W 不变； RD L = 分析R 不变，D 不变，则L 不变； W V L +='' 分析'V 不变，W 不变，则L ｝不变；
因为R 不变，所以L/V 不变；因为'V 、W 不变，所以'
L /'V 不变；而精馏段和提馏段的理论塔板数也不变，由 F x 下降，可得：D x 减少、W x 也减少。
从物料衡算的角度来分析，因为F 、D 、W 都不变，W D F Wx Dx Fx +=，所以F x 下降，可得：D x 减少、W x 也减少。
20、某分离二元混合物的精馏塔，因操作中的问题，进料并未在设计的最佳位置，而偏下了几块板。若F 、F x 、q 、R 、'V 均同设计值，试分析L 、V 、'
L 、D 、W 、及D x 、W x 的变化趋势？（同原设计值相比）
20、解：()F q V V -+=1' 分析 'V 、q 、F 不变，则V 不变； ()D R V 1+= 分析R 不变，V 不变，则D 不变； RD L = 分析R 不变，D 不变，则L 不变；
qF L L +=' 分析L 不变，q 、F 不变，则'L 不变； W D F += 分析F 、D 不变，则W 不变；
21、设计一精馏塔，其物料性质、进料量及组成、馏出液及釜液组成、回流比、冷却水温度、加热蒸汽压力均不变。当进料状态由泡点进料改为饱和蒸汽进料时，塔板数是否相同？再沸器所需蒸汽量是否改变？
22、有一正在操作的精馏塔分离某混合液。若下列条件改变，问馏出液及釜液组成有何改变？
假设其他条件不变，塔板效率不变。
（1） 回流比下降；
（1） 原料中易挥发组分浓度上升； （2） 进料口上移。
解：（1）回流比下降，馏出液组成减小，釜液组成增大。 (2) x F 上升，馏出液组成增大，釜液组成增大。 （3）馏出液组成减小，釜液组成增加。
23、在精馏塔操作中，若F、V维持不变，而x F由于某种原因降低，问可用哪些措施使x D 维持不变？并比较这些方法的优缺点。
解：可以采用以下措施。
（1）增大回流比R，但会减少塔顶产品产量
（2）降低进料管位置，缺点是釜液组成增大，使塔底产品纯度下降
（3）减少进料的焓（如有可能，即原来的料液通过预热的，降低其预热程度），即相当于增大提馏段回流比，但以减小塔顶产品产量为代价。
可根据允许付出的代价，选择其中一法，或同时用多于一法的组合。
附答案
1、蒸馏是分离液体混合物的单元操作。利用混合物中各组分间挥发度不同的性质，通过加入或取出热量的方法，使混合物形成气液两相，并让它们相互接触进行质量传递，致使易挥发组分在气相中增浓，难挥发组分在液相中增浓，实现混合物的分离，这种操作统称为蒸馏。
2、蒸馏是这种单元操作的总称，精馏是其中一类，具体地说蒸馏按其操作方式可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏和特殊蒸馏等。简单蒸馏和平衡蒸馏适用于易分离物系或分离要求不高的场合；精馏适用于难分离物系或对分离要求较高的场合；特殊精馏适用于普通精馏难以分离或无法分离的物系。工业生产中以精馏的应用最为广泛。蒸馏和精馏的根本区别是精馏具有回流，因此精馏称为具有回流的蒸馏。
3、操作压强对物系的相平衡及蒸馏操作经济性等都有影响，压强是由经济衡算或比较来加以确定的。简而言之，蒸馏按其操作压强可分为常压蒸馏、减压蒸馏和加压蒸馏。工业生产
中多采用常压蒸馏。对在常压下物系的沸点较高，或在高温下易发生分解、聚合等现象的物系（即热敏性物系），常采用减压蒸馏。对常压下物系的沸点在室温以下的混合物或为气态混合物，则采用加压蒸馏。
4、气相中某一组分的蒸汽压和它在与气相平衡的液相中的摩尔分率之比称为该组分的挥发度。两个组分之间的挥发度之比称为相对挥发度。
5、溶液中不同组分分子之间的吸引力和纯组分分子间的吸引力不相等的溶液称为非理想溶液。其特点是都不服从拉乌尔定律，大多数都具有共沸点。
6、气液两相处于同一系统压强下，且温度相等；溶液中任一组分从液相逸出到气相分子的数量相等。
7、在精馏操作中，将一部分塔顶馏出液返回塔内的过程称之为回流。
在精馏操作中，回流的第一个作用是为第一块塔板提供轻组分和下降液体，维持塔板上气液平衡，保持部分汽化的液体维持一定水平，防止像简单蒸馏那样轻组分越蒸越少，不能连续进行。回流的第二个作用就是实现部分冷凝的冷却剂，由于有塔顶回流和各层塔板下降的液体存在，才能使上升蒸汽实现部分冷凝。
8、精馏塔塔顶上升蒸汽经全凝器冷凝后，冷凝液全部回流至塔内，称为全回流。全回流时回流比为无限大。
全回流操作主要应用在：精馏塔的开工阶段，开工时采用全回流操作，既可减少精馏塔的稳定时间，又可降低不合格产品的采出量；精馏塔的实验研究，如塔板效率的测定，塔性能的测定等。
9、从t-x-y图上进行分析，将蒸汽进行多次的部分冷凝操作，可得到几乎纯的易挥发组分，同样，将液体进行多次的汽化操作，可得到几乎纯的难挥发组分，考虑到能量的综合利用，将汽化和冷凝操作组合在一起，即同时进行多次的部分汽化和部分冷凝操作，可将混合物分离成几乎纯态组分。
10、理论板：离开这一块的气液相组成满足平衡关系的块。
求法：逐板法、图解法、简捷法。
11、精馏过程是一个传质、传热同时进行的过程，蒸馏釜或再沸器则是为传热提供热源，为传质提供上升蒸汽，并逐个通过每层塔板进行气液相接触，以完成部分汽化和部分冷凝，保证精馏操作的正常进行。没有蒸馏釜或再沸器，蒸馏操作将无法进行。
12、跨过两操作线交点的梯级所对应的位置即为适宜的进料位置。此时所需的理论塔板数为最少。
13、汽化千摩尔原料液所需的热量与原料液的千摩尔汽化潜热之比值。
饱和液体：g=1；饱和蒸汽: g=o；气液混合物：0＜g＜1；过冷液体：g＞1；过热蒸汽g ＜0。
14、在绘三角形梯级时，使用了一次平衡关系和一次操作线关系，而逐板法求理论塔板数时，每跨过一块塔板时，都使用了一次平衡关系和一次操作线关系，因此我们可以说每绘一个三角形梯级即代表了一块理论板。
15、恒縻尔汽化流：在塔的精馏段内，从每一块塔板上上升的蒸汽的縻尔（千）流量皆相等，提馏段也是如此，但两段的蒸汽流量不一定相等。
恒縻尔溢流：在塔的精馏段内，从每一块塔板上下降的液体的縻尔（千）流量皆相等，提馏段也是如此，但两段的液体流量不一定相等。
16、精馏过程须满足以下条件：各组分的摩尔汽化潜热相等；汽液接触时，因温度不同而交换的显热可以忽略；塔设备保温良好，热损失可以忽略。
17、在化工生产中，要求精馏塔板板效率高，生产能力大，操作稳定、弹性大，塔板压降小，结构简单、制造维修方便，造价低。
18、塔内出现积液，直至整个塔内充满液体的现象称为液泛。有溢流液泛和夹带液泛。溢流液泛：塔内液体流量超过降液管的最大液体通过能力而产生的液泛。夹带液泛：由于过量雾沫夹带引起的液泛。
夹带：有液沫夹带和泡沫夹带。
液沫夹带：液沫夹带是上升的气流，带着液滴在板间的空间上升，液滴来不及沉降分离，而随气体进入上一层塔板，这种现象叫液沫夹带。
泡沫夹带：是气泡随着板上液流进入降液管，由于停留时间不够，而随液体进入下一层塔板的现象叫泡沫夹带。
泄漏：液体不经正常的降液管通道流到下一层塔板的现象。
1．在101.3 kPa 时正庚烷和正辛烷的平衡数据如下：
试求：（1）在压力101.3 kPa 下，溶液中含正庚烷为0.35（摩尔分数）时的泡点及平衡蒸汽的瞬间组成？
（2）在压力101.3 kPa 下被加热到117℃时溶液处于什么状态？各相的组成为多少？ （3）溶液被加热到什么温度时全部气化为饱和蒸汽？ 解：t-x-y 图
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
95100
105
110
115
120
125
o
C 习题4附图
由t -x -y 图可知
（1）泡点为114℃，平衡蒸汽的组成为0.54（摩尔分数）；
（2）溶液处于汽液混合状态，液相组成为0.24（摩尔分数），气相组成为0.42（摩尔分数）； （3）溶液加热到119℃时全部汽化为饱和蒸汽。
2．根据某理想物系的平衡数据，试计算出相对挥发度并写出相平衡方程式。
解： （1）70.34
==m α
（2）x
x
y 7.217.3+=
3、今有苯酚和对苯酚的混合液。已知在390K ，总压101.3KPa 下，苯酚的饱和蒸汽压为11.58Kpa ，对苯酚的饱和蒸汽压为8.76Kpa ，试求苯酚的相对挥发度？
解：苯酚的挥发度用A α，对苯酚的挥发度用B α
相对挥发度为：B A
ααα=
而0
A
A A A A A A p x x p x p =?==α 同理：0
B B p =α
则32.176.858.1100
====B
A B A p p ααα 苯酚的相对挥发度为1.32。
4、在连续精馏塔中分离含苯50%（质量百分数，下同）的苯—甲苯混合液。要求馏出液组成为98%，釜残液组成为1%。试求苯的回收率？
解：已知：78=苯M ，92=甲苯M
进料组成：541.09250
.017850.07850
.01=-+=-+
=甲苯苯苯
M x M x M x x w w w
F
馏出液组成：983.09298
.017898.07898
.01=-+=-+
=甲苯苯苯
M x M x M x x w w w
D
釜残液组成：012.09201
.017801.07801
.01=-+=-+
=甲苯
苯苯
M x M x M x x w w w
W
题中未给原料液流量，一般设原料液流量为h
Kmol 100
由物料料衡算：W D F += W D F Wx Dx Fx +=
得：W D +=100 012.0983.0541.0100?+?=?W D
得：h Kmol D 48.54= ，h
Kmol W 52.45=
回收率：%9999.0541
.0100983.048.54==??=??=
F D x F x D η
答：苯的回收率为99%。
5、在一常压连续精馏塔中，分离某理想溶液，原料液浓度为0.4,塔顶馏出液为0.95（均为易挥发组份的縻尔分率）。回流比为最小回流比的1.5。每千縻尔原料变成饱和蒸汽所需热量等于原料液的千縻尔汽化潜热的1.2倍。操作条件下溶液的相对挥发度为2，塔顶采用全冷器，泡点回流。试计算由第二块理论板上升的气相组成？ 解： 已知：2=α；95.0=D x ；2.1=q ；min 5.1R R =
相平衡关糸：()x
x
x x y 11211+=-+=
αα，
q 线方程：261
2.14.012.12.111-=---=---=
x x q x x q q y F 相平衡关糸和q 线方程联合求解得：434.0=q x ，606.0=q y 回流比：3434
.0606.0606
.095.05.15.1min =--?
=--=
=q
q q D x y y x R R
精馏段操作线方程：2375.075.04
95.0.431.1+=+=+++=
x x R x x R R y D 95.01==D x y ，95.01121
1
1=+=
x x y ，解得：905.01=x
916.02375.0905.075.02375.075.012=+?=+=x y
答：精馏段第二块的气相物料组成为0.926。
6、某二元混合物在连续精馏塔中分离，饱和液体进料，组成为5.0=F x ，塔
顶馏出液组成为0.9，釜液组成为0.05，（以上均为易挥发组分的縻尔分率），相对挥发度为3，回流比为最小回流比的2倍。塔顶设全凝器，泡点回流，塔釜为间接蒸汽加热。试求：进入第一块理论板的气相浓度？离开最后一块理论板的液相浓度？
答13解： 以h
Kmol F 1=为准，W D F +=，W D F Wx Dx Fx +=。
得：h Kmol D 529.0=，h Kmol W 471.0=。
相平衡关糸为：()x x y .11.-+=
αα ，x
x
y .21.3+=。
q 线为：5.0=x ，则，5.0=q x ，75.0=q y 。 最小回流比为：6.0min =R 。2.1=R 。 精馏段操作线方程为：41.0545.0+=x y 。
9.01==y x D ， 1
1
1.21.3x x y +=
，75.01=x ，41.0545.012+=x y ，819.02=y 。
同理提馏段操作线方程为：0202.0405.1-=x y 。 而塔釜相当于一块理论板。w
w
w x x y .21.3+=
，05.0=w x ，1346.0=w y 。
0202.0405.1-=n w x y ，1115.0=n x 。
答进入第一层理论板的气相浓度为819.0；离开最后一层理论板的液相浓度为1115.0。
7、图示的精馏塔是由一只蒸馏釜和一块实际板所组成。料液由塔顶加入，泡点进料，
2.0=F x ，今测得塔顶易挥发组分的回收率为80%，糸统的相对挥发度为0.3=α。且
3.0=D x
求：残液组成W x 和该块塔板的液相默夫里效率？（蒸馏釜可视为一块理论板）。
答塔釜浓度为0857.0=W x ，液相组成表示的默夫里效率为57.3%。
8、根据下图，（1）写出两操作线方程，（2）画出理论塔板数，并说出加料位置？（3）写出塔顶、塔釜产物的组成？
F x
D
W x
解：从图中可读出
95.0=D x ，04.0=W x ，
36.01
=+R x D
，得：64.1=R 则精馏段操作线方程为：1
64.195.0164.164.111+++=+++=x R x x R R y D 36.062.0+=x y
设提馏段操作线方程为B Ax y +=
得：B A +?=04.004.0；B A +?=35.067.0 得：03.2=A ，041.0-=B 提馏段操作线方程为：041.003.2-=x y 理论塔板数为8，第5块板为加料板。 塔顶塔釜组成为：95.0=D x ，04.0=W x 。
答精馏段操作线方程为36.062.0+=x y ，提馏段操作线方程为041.003.2-=x y ；理论塔板数为8，第5块板为加料板；塔顶塔釜组成为：95.0=D x ，04.0=W x 。
9．用一连续精馏塔分离苯-甲苯混合液，原料中含苯0.4（摩尔分数，下同），要求塔顶馏出液中含苯0.97，釜液中含苯0.02，若原料液温度为25℃，求进料热状况参数q 为多少？若原料为气液混合物，气液比为3:4，q 值为多少？
附表 常压下苯-甲苯的平衡数据
解：由附图所示的苯-甲苯t -x -y 图得泡点温度为94.5℃。 查得：r 苯=r 甲苯=31018.3kJ/kmol ， 平均温度t =（25+94.5）/2=59.75℃ 苯的比热容：K kJ/kmol 7.143?=p c 甲苯的比热容：K kJ/kmol 5.169?=p c
原料液的平均比热容：K) kJ/(kmol 18.15956.05.16944.07.143?=?+?=pm c
35.13
.31018)
255.93(18.1593.31018)
(=-?+=
-+=
--=
r
t t c r h
H h H q b p f
汽液混合物：57.04
34
=+=
q
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
80859095100
105110115t o
C
X
10．用一连续操作的精馏塔分离丙烯-丙烷混合液，进料含丙烯0.8（摩尔分数，下同），常压操作，泡点进料，要使塔顶产品含丙烯0.95，塔釜产品含丙烷0.95，物系的相对挥发度为1.16，试计算：（1）最小回流比；（2）所需的最少理论塔板数。
解：(1) 泡点进料，q =1 则x q =x F =0.8
823.08
.016.018
.016.1)1(1=?+?=-+=q q q x x y αα
52.58
.0823.0823
.095.0min =--=
--=
∴q
q q D x y y x R
（2）全回流时的最小理论板数
)( 7.38116
.1lg )]
05.095.0)(05.095.0lg[(1lg )]1)(1lg[(min
不包括再沸器=-=---=αW W D D x x x x N
10、一个只有提馏段的精馏塔，组成为0.5（摩尔分数，下同）的饱和液体自塔顶加入，若体系的相对挥发
度为2.5，塔底产品组成控制为0.03，当塔顶回流比为0.27时，求：
(1) 塔顶组成的最大可能值；
(2) 若要求塔顶产品组成达到0.8，回流比至少为多少?
解（1）塔顶产品的极限组成 由总物料衡算得，
47
.05.003.05.05.0-=--=--=D D W F F
D x x x x x x D W (a)
设进料与回流的混合液的组成为0x ，则提馏段操作线方程为
北 京 化 工 大 学 实 验 报 告 课程名称： 化工原理实验 实验日期： 2011.04.24 班 级： 化工0801 姓 名： 王晓 同 组 人：丁大鹏,王平,王海玮 装置型号： 精馏实验 一、摘要 精馏是实现液相混合物液液分离的重要方法，而精馏塔是化工生产中进行分离过程的主要单元，板式精馏塔为其主要形式。本实验用工程模拟的方法模拟精馏塔在全回流的状态下及部分回流状态下的操作情况，从而计算单板效率和总板效率，并分析影响单板效率的主要因素，最终得以提高塔板效率。 关键词：精馏、板式塔、理论板数、总板效率、单板效率 二、实验目的 1、熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法。 2、了解板式塔的结构，观察塔板上气-液接触状况。 3、测测定全回流时的全塔效率及单板效率。 4、测定部分回流时的全塔效率。 5、测定全塔的浓度或温度分布。 6、测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。 三、实验原理 在板式精馏塔中，由塔釜产生的蒸汽沿塔逐板上升与来自塔顶逐板下降的回流液，在塔板上实现多次接触，进行传热和传质，使混合液达到一定程度的分离。 回流是精馏操作得以实现的基础。塔顶的回流量和采出量之比，称为回流比。回流比是精馏操作的重要参数之一，其大小影响着精馏操作的分离效果和能耗。 回流比存在两种极限情况：最小回流比和全回流。若塔在最小回流比下操作，要完成分离任务，则需要有无穷多块塔板的精馏塔。当然，这不符合工业实际，所以最小回流比只是一个操作限度。若操作处于全回流时，既无任何产品采出，也无原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔中，这在生产中无实验意义。但是，由于此时所需理论板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置开停车、排除故障及科学研究时采用。 实际回流比常取用最小回流比的1.2-2.0倍。在精馏操作中，若回流系统出现故障，操作情况会急剧恶化，分离效果也将变坏。 板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数，有以下两种定义方法。 （1）总板效率E e N E N 式中 E —总板效率； N —理论板数（不包括塔釜）； Ne —实际板数。
1、本设备按GB150-1998《钢制压力容器》和HG20652-95《钢制化工容器制造技术要求》进行 制造、试验和验收，并接受劳动部颁发《压力容器安全技术监察规程》的监督；2、焊条采用电弧焊，焊条牌号E4301； 3、焊接接头型式及尺寸，除图中标明外，按HG20583-1998规定，角焊缝的焊接尺寸按较薄板 厚度，法兰焊接按相应法兰中的规定； 4、容器上A、B类焊缝采用探伤检查，探伤长度20%； 5、设备制造完毕后，卧立以0.2MPa进行水压试验； 6、塔体直线允许度误差是H/1000，每米不得超过3mm，塔体安装垂直度允差是最大30mm； 7、裙座螺栓孔中心圆直径允差以及相邻两孔或任意两弦长允差为2mm； 8、塔盘制造安装按JB1205《塔盘技术条件》进行； 9、管口及支座方位见接管方位图。 1 23 45 k 86 79 j1 10 1112 i n 1 13 14 2 3 4 5 30 11l Ⅰ 41 40 39 审核审定批准 1：5 Ⅲ 设计制图校核职务件号 12345 6 9 7810 34 Ⅱ j3 Ⅲ 35 38 3736g h Ⅳ 33 3231 27 Ⅴ 1：5 19151312 141716 1823212022 252426ⅤI 1：5 292830 3133 323534363738 39 40 41Ⅵ 18 15 16Ⅴ f 33 m5 31 32 34 35 17 50 51m7 19 20b c a 30 29e 28 2726 a f k 1：2 Ⅵ 1：2 A、B类焊缝 j1 管口方位示意图 m1-7j4 d 25 24 2322 21b c e l g d n i j2h j3 HG20594-971 1.03设计项目设计阶段 重量（Kg） 总重322.7 94.2374.19140.62.97 5.382.364.67 0.41 精馏塔 1∶20 比例 图幅 A1 版次 引出孔 φ159×4.5法兰 PN1.0，DN40接管 DN20，L=250日期 姓名 图号或标准号 名称 基础环 筋板JB4710-92 GB/T3092-93HG20594-97JB4710-92GB/T3092-93静电接地板盖板垫板引出管 DN40排气管 φ80材料Q235-A Q235-A 数量 148单件6.72Q235-A Q235-A Q235-A Q235-A Q235-A Q235-A Q235-A Q235-A 2424114111 3.931.551.17毕业设计施工图 备注 21.9376181210.692.02380370.70.411.0382.3248.10.411.031.874.150.962.36118.3 310.10.411.03370.738021.032.612.2442.54总质量：27685 Kg 2901 1Q235-A GB/T3092-93回流管 DN45法兰 PN1.0，DN20筒体 φ1600×16法兰 PN1.0，DN32上封头DN1600×16接管 DN20，L=250法兰 PN1.0，DN20法兰 PN1.0，DN600接管 DN20，L=250法兰 PN1.0，DN20GB/T3092-93GB/T3092-93JB4710-92 HG20594-97HG5-1373-80JB/T4737-95进料管 DN32塔釜隔板液封盘 吊柱 GB/T3092-93HG20594-97HG20594-97HG8162-87HG20594-97GB/T3092-93GB704-88出气管 DN600扁钢 8×16气体出口挡板1Q235-A Q235-A Q235-A·F 16MnR Q235-A Q235-A·F Q235-A 组合件16MnR 1111111Q235-A Q235-A Q235-A Q235-A Q235-A Q235-A·F 1111311450.6 法兰 PN1.0，DN45接管 DN20，L=250法兰 PN1.0，DN20下封头DN1600×16法兰 PN1.0，DN20地脚螺栓M42×4.5HG20594-97JB/T4736-95HG21515-95HJ97403224-3HG20594-97GB/T3092-93HJ97403224-7JB/T4734-95补强圈 DN450×8人孔 DN450塔盘裙座筒体 HG20594-97GB/T3092-93JB4710-92JB4710-92HG20652-1998JB/ZQ4363-86引出管 DN20引出孔 φ133×4检查孔 排净孔Q235-A Q235-A Q235-A 组合件Q235-A Q235-A 16MnR Q235-A 71751111116.944.357 Q235-A Q235-A Q235-A Q235-A Q235-A 1111224δ=8 技术特性表 连接尺寸标准 HG20594-97HG20594-97HG20594-97HG20594-97HG20594-97HG20594-97HG20594-97HG20594-97HG20594-97HG20594-97HG20594-97HG20594-97HG21515-95h 20l 20m1-7 n 40 450j1-4k i 204020公称尺寸 d 20f g e 322045符号b c 20600凹液面计口凹凹凹凹凹凹 出料口人孔再沸器返回口 温度计口排气管口至再沸器口紧密面 型式凹凹凹凹凹凹压力计口回流口进料口液面计口用途或名称温度计口气相出口管口表 7许用应力 MPa 焊缝接头系数腐蚀裕量 mm 全容积 m 容器类别 11 109 83设计压力 MPa 设计温度 ℃工作压力 MPa 工作温度 ℃工作介质主要受压元件65 43 序号 21项 目0.5857.93271170指 标0.11500.027筒体、封头、法兰102 技术要求
在一常压操作的连续精馏塔内分离水—乙醇混合物。已知原料的处理量为2000吨、组成为36%（乙醇的质量分率，下同），要求塔顶馏出液的组成为82%，塔底釜液的组成为6%。设计条件如下： 操作压力 5kPa(塔顶表压)； 进料热状况自选； 回流比自选； 单板压降≤0.7kPa； 根据上述工艺条件作出筛板塔的设计计算。 【设计计算】 （一）设计方案的确定 本设计任务为分离水—乙醇混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。 设计中采用泡点进料，将原料液通过预料器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的1.5倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 （二）精馏塔的物料衡算 1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 M=46.07kg/kmol 乙醇的摩尔质量 A M=18.02kg/kmol 水的摩尔质量 B
F x =18.002 .1864.007.4636.007.4636.0=+= D x =64.002 .1818.007.4682.007.4682.0=+= W x =024.002.1894.007.4606.007.4606.0=+= 2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 F M =0.18×46.07+(1-0.18)×18.02=23.07kg/kmol D M =0.64×46.07+(1-0.64)×18.02=35.97kg/kmol W M =0.024×46.07+(1-0.024)×18.02=18.69kg/kmol 3.物料衡算 以每年工作250天，每天工作12小时计算 原料处理量 F = 90.2812 25007.2310002000=???kmol/h 总物料衡算 28.90=W D + 水物料衡算 28.90×0.18=0.64D+0.024W 联立解得 D =7.32kmol/h W =21.58kmol/h （三）塔板数的确定 1. 理论板层数T N 的求取水—乙醇属理想物系，可采用图解法求理论板层数。 ①由手册查得水—乙醇物系的气液平衡数据，绘出x —y 图，如图。 ②求最小回流比及操作回流比。 采用作图法求最小回流比。在图中对角线上，自点e(0.18 , 0.18)作垂线ef 即为进料线（q 线），该线与平衡线的交点坐标为 q y =0.52 q x =0.18 故最小回流比为 min R =q q q D x y y x --=35.018 .0-52.052.0-64.0=3 取操作回流比为 R =min R =1.5×0.353=0.53 ③求精馏塔的气、液相负荷 L =RD =17.532.753.0=?=kmol/h V =D R )1(+=（0.53+1）20.1132.7=?kmol/h
化工原理实验报告
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实验一 伯努利实验 一、实验目的 1、熟悉流体流动中各种能量和压头的概念及相互转化关系,加深对柏努利方程式的理解。 ２、观察各项能量(或压头)随流速的变化规律。 二、实验原理 1、不可压缩流体在管内作稳定流动时,由于管路条件（如位置高低、管径大小等)的变化,会引起流动过程中三种机械能——位能、动能、静压能的相应改变及相互转换。对理想流体,在系统内任一截面处，虽然三种能量不一定相等,但能量之和是守恒的(机械能守恒定律）。 2、对于实际流体，由于存在内磨擦,流体在流动中总有一部分机械能随磨擦和碰撞转化为热能而损失。故而对于实际流体,任意两截面上机械能总和并不相等，两者的差值即为机械损失。 3、以上几种机械能均可用U 型压差计中的液位差来表示，分别称为位压头、动压头、静压头。当测压直管中的小孔(即测压孔）与水流方向垂直时,测压管内液柱高度(位压头）则为静压头与动压头之和。任意两截面间位压头、静压头、动压头总和的差值，则为损失压头。 4、柏努利方程式 ∑+++=+++f h p u gz We p u gz ρ ρ2222121122 式中: 1Z 、2Z ——各截面间距基准面的距离 (ｍ） 1u 、2u ——各截面中心点处的平均速度（可通过流量与其截 面积求得） (m/s) 1P 、2p ——各截面中心点处的静压力(可由Ｕ型压差计的液位 差可知) （Pa ） 对于没有能量损失且无外加功的理想流体，上式可简化为 ρ ρ2 2 22121122p u gz p u gz + +=++ 测出通过管路的流量,即可计算出截面平均流速ν及动压g 22 ν，从而可得到各截面测管水头和总水头。 三、实验流程图
北京化工大学学生实验报告 姓名： 学号： 专业： 班级： 同组人员： 课程名称：化工原理实验 实验名称：精馏实验 实验日期： 2016.5.13 北京化工大学
实验五精馏实验 摘要：本实验通过测定稳定工作状态下塔顶、塔釜及任意两块塔板的液相折光度，得到该处液相浓度，根据数据绘出x-y图并用图解法求出理论塔板数，从而得到全回流时的全塔效率及单板效率。通过实验，了解精馏塔工作原理。 关键词：精馏，图解法，理论板数，全塔效率，单板效率。 一、目的及任务 ①熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法。 ②了解板式塔的结构，观察塔板上汽-液接触状况。 ③测定全回流时的全塔效率及单塔效率。 ④测定部分回流时的全塔效率。 ⑤测定全塔的浓度（或温度）分布。 ⑥测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。 二、基本原理 在板式精馏塔中，由塔釜产生的蒸汽沿塔逐板上升与来自塔顶逐板下降的回流液，在塔板上实现多次接触，进行传热与传质，使混合液达到一定程度的分离。 回流是精馏操作得以实现的基础。塔顶的回流量与采出量之比，称为回流比。回流比是精馏操作的重要参数之一，其大小影响着精馏操作的分离效果和能耗。 回流比存在两种极限情况：最小回流比和全回流。若塔在最小回流比下操作，要完成分离任务，则需要无穷多塔板的精馏塔。当然，这不符合工业实际，所以最小回流比只是一个操作限度。若操作处于全回流时，既无任何产品采出，也无原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔中，这在生产中午实际意义。但是由于此时所需理论板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置的开停车、排除故障及科学研究时采用。 实际回流比常取最小回流比的1.2～2.0倍。在精馏操作中，若回流系统出现故障，操作情况会急剧恶化，分离效果也将变坏。 板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数，有以下两种定义方法。
化工原理课程设计 设计题目：乙醇精馏塔 前言 精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。有板式塔与填料塔两种主要类型。根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。 蒸气由塔底进入，与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向蒸气中转移，蒸气中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，蒸气愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，达到组分分离的目的。由塔顶上升的蒸气进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取出。塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，热蒸发后，蒸气返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。 精馏塔的工作原理是根据各混合气体的汽化点（或沸点）的不同，控制塔各节的不同温度，达到分离提纯的目的。 化工生产常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的，精馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中中占有重要的地位。为此，掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。 要想把低纯度的乙醇水溶液提升到高纯度，要用连续精馏的方法，因为乙醇和水的挥发度相差不大。精馏是多数分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，因此可使混合液得到几乎完全的分离。化工厂中精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行的，塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料。为实现精馏分离操作，除精馏塔外，还必须从塔底引入上升蒸汽流和从塔顶引入下降液。可知，单有精馏塔还不能完成精馏操作，还必须有塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时还要配原料液预热器、回流液泵等附属设备，才能实现整个操作。 本次设计的筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备。此设计针对二元物系的精馏问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等，是较完整的精馏设计过程。 本设计包括设计方案的选取，主要设备的工艺设计计算——物料衡算、热量衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算，辅助设备的选型，工艺流程图，主要设备的工艺条件图等内容。通过对精馏塔的运算，调试出塔的工艺流程、生产操作条件及物性参数，以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。
北京化工大学 实验报告 精馏实验 一、摘要 精馏是实现液相混合物液液分离的重要方法，而精馏塔是化工生产中进行分离过程的主要单元，板式精馏塔为其主要形式。本实验用工程模拟的方法模拟精馏塔在全回流的状态下及部分回流状态下的操作情况，从而计算单板效率和总板效率，并分析影响单板效率的主要因素，最终得以提高塔板效率。 关键词：精馏、板式塔、理论板数、总板效率、单板效率 二、实验目的 1、熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法。 2、了解板式塔的结构，观察塔板上气- 液接触状况。 3、测测定全回流时的全塔效率及单板效率。 4、测定部分回流时的全塔效率。 5、测定全塔的浓度或温度分布。 6、测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。 三、实验原理 在板式精馏塔中，由塔釜产生的蒸汽沿塔逐板上升与来自塔顶逐板下降的回流液，在塔 板上实现多次接触，进行传热和传质，使混合液达到一定程度的分离。 回流是精馏操作得以实现的基础。塔顶的回流量和采出量之比，称为回流比。回流比是精馏操作的重要参数之一，其大小影响着精馏操作的分离效果和能耗。 回流比存在两种极限情况：最小回流比和全回流。若塔在最小回流比下操作，要完成分离任务，则
需要有无穷多块塔板的精馏塔。当然，这不符合工业实际，所以最小回流比只是 一个操作限度。若操作处于全回流时，既无任何产品采出，也无原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔中，这在生产中无实验意义。但是，由于此时所需理论板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置开停车、排除故障及科学研究时采用。 实际回流比常取用最小回流比的倍。在精馏操作中，若回流系统出现故障，操作情况会急剧恶化，分离效果也将变坏。 板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数，有以下两种定义方法。 （1）总板效率E N e 式中E —总板效率；N—理论板数（不包括塔釜）；Ne —实际板数。 2）单板效率E ml E x n 1 x n E ml * x n 1 x n* 式中E ml—以液相浓度表示的单板效率； x n，x n-1—第n 块板的和第（n-1 ）块板得液相浓度； x n*—与第n 块板气相浓度相平衡的液相浓度。 总板效率与单板效率的数值通常由实验测定。单板效率是评价塔板性能优劣的重要数据。物系性质、板型及操作负荷是影响单板效率的重要因素。当物系与板型确定后，可通过改变气液负荷达到最高的板效率；对于不同的板型，可以在保持相同的物系及操作条件下，测定其单板效率，已评价其性能的优劣。总板效率反映全塔各塔板的平均分离效果，常用于板式塔设计中。 若改变塔釜再沸器中电加热器的电压，塔板上升蒸汽量将会改变，同时，塔釜再沸器电加热器表面的温度将发生变化，其沸腾给热系数也将发生变化，从而可以得到沸腾给热系数也加热量的关系。由牛顿冷却定律，可知 Q A t m
塔基础知识 1：化工生产过程中, 是如何对塔设备进行定义的? 答: 化工生产过程中可提供气（或汽）液或液液两相之间进行直接接触机会，达到 相际传质及传热目的，又能使接触之后的两相及时分开，互不夹带的设备称之为塔。塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一。常见的、可在塔设备中完成单元操作的有精馏、吸收、解吸和萃取等，因此，塔设备又分为精馏塔、吸收塔、解吸塔和萃取塔等。 2：塔设备是如何分类的? 答：按塔的内部构件结构形式，可将塔设备分为两大类：板式塔和填料塔。按化工操作单元的特性（功能），可将塔设备分为：精馏塔、吸收塔、解吸塔、反应塔 （合成塔）、萃取塔、再生塔、干燥塔。按操作压力可将塔设备分为：加压塔、常压塔和减压塔。按形成相际接触界面的方式，可将塔设备分为：具有固定相界面的塔和流动相界面的塔。 3：什么是塔板效率?其影响因素有哪些? 答：理论塔板数与实际塔板数之比叫塔板效率，它的数值总是小于 1 。在实际 运行中，由于气液相传质阻力、混合、雾沫夹带等原因，气液相的组成与平衡状态有所偏离，所以在确定实际塔板数量时，应考虑塔板效率。系统物性、流体力学、操作条件和塔板结构参数等都对塔板效率有影响，目前塔板效率还不能精确地预测。 4：塔的安装对精馏操作有何影响? 答：：（1）塔身垂直.倾斜度不得超过1/1000, 否则会在塔板上造成死区,使塔的精馏效率下降；（2）塔板水平.水平度不超过正负2mm塔板水平度如果达不到要求, 则会造成液层高度不均匀, 使塔内上升的气相易从液层高度小的区域穿过, 使气液两相不能在塔板上达到预期的传热,传质要求. 使塔板效率降低。筛板塔尤其要注意塔板的水平要求。对于舌形塔板，浮动喷射塔板，斜孔塔板等还需注意塔板的安装位置，保持开口方向与该层塔板上液体的流动方向一致。（3）溢 流口与下层塔板的距离应根据生产能力和下层塔板溢流堰的高度而定。但必须满足溢流堰板能插入下层受液盘的液体之中，以保持上层液相下流时有足够的通道和封住下层上升蒸汽必须的液封，避免气相走短路。另外，泪孔是否畅通，受液槽，集油箱，升气管等部件的安装，检修情况都是要注意的。对于不同的塔板有不同的安装要求，只有按要求安装才能保证塔的生产效率。 5：塔设备中的除沫器有什么作用? 答：除沫器用于分离塔中气体夹带的液滴，以保证有传质效率，降低有价值的物料损失和改善塔后压缩机的操作，一般多在塔顶设置除沫器。可有效去除 3 —5um的雾滴，塔盘间若设置除沫器，不仅可保证塔盘的传质效率，还可以减小板间距。所以丝网除沫器主要用于气液分离。 6：塔器在进行设备的材料选择时, 应考虑哪些问题? 答：（1）在使用温度下有良好的力学性能,即较高的强度, 良好的塑性和冲击韧性以及较低的缺口敏感性。（2）要求具有良好的抗氢, 氮等气体的腐蚀性能。（3）要求具有较好的制造和加工性能，并具有良好的可焊性。（4）热稳定性好
第三章 精馏塔工艺设计计算 塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。 板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形势穿过板上的液层，进行传质与传热，在正常操作下，气象为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。 本次设计的萃取剂回收塔为精馏塔，综合考虑生产能力、分离效率、塔压降、操作弹性、结构造价等因素将该精馏塔设计为筛板塔。 3.1 设计依据[6] 3.1.1 板式塔的塔体工艺尺寸计算公式 （1） 塔的有效高度 T T T H E N Z )1( -= （3-1） 式中 Z –––––板式塔的有效高度，m ； N T –––––塔内所需要的理论板层数； E T –––––总板效率； H T –––––塔板间距，m 。 （2） 塔径的计算 u V D S π4= （3-2） 式中 D –––––塔径，m ； V S –––––气体体积流量，m 3/s u –––––空塔气速，m/s u =（0.6~0.8）u max （3-3） V V L C u ρρρ-=max （3-4） 式中 L ρ–––––液相密度，kg/m 3
V ρ–––––气相密度，kg/m 3 C –––––负荷因子，m/s 2 .02020?? ? ??=L C C σ （3-5） 式中 C –––––操作物系的负荷因子，m/s L σ–––––操作物系的液体表面张力，mN/m 3.1.2 板式塔的塔板工艺尺寸计算公式 (1) 溢流装置设计 W OW L h h h += (3-6) 式中 L h –––––板上清液层高度，m ； OW h –––––堰上液层高度，m 。 3 2100084.2??? ? ??=W h OW l L E h （3-7） 式中 h L –––––塔内液体流量，m ； E –––––液流收缩系数，取E=1。 h T f L H A 3600= θ≥3~5 (3-8) 006.00-=W h h (3-9) ' 360000u l L h W h = (3-10) 式中 u 0ˊ–––––液体通过底隙时的流速，m/s 。 (2) 踏板设计 开孔区面积a A ： ??? ? ??+-=-r x r x r x A a 1222sin 1802π （3-11）
1.洞道干燥实验及干燥特性曲线的测定 （1）什么是恒定干燥条件？本实验装置中采用了哪些措施来保持干燥过程在恒定干燥条件下进行？ 答：恒定干燥条件指干燥介质的温度、湿度、流速及与物料的接触方式，都在整个干燥过程中均保持恒定。 本实验中所采取的措施：干燥室其侧面及底面均外包绝缘材料、用电加热器加热空气再通入干燥室且流速保持恒定、湿物的放置要与气流保持平行。 （2）控制恒速干燥速率阶段的因素是什么？降速的又是什么？ 答：①恒速干燥阶段的干燥速率的大小取决于物料表面水分的汽化速率，亦取决定于物料外部的干燥条件，所以恒定干燥阶段又称为表面汽化控制阶段。 ②降速阶段的干燥速率取决于物料本身结构、形状和尺寸，而与干燥介质的状态参数关系不大，故降速阶段又称物料内部迁移控制阶段。 （3）为什么要先启动风机，再启动加热器？实验过程中干湿球温度计是否变化？为什么？如何判断实验已经结束？ 答：①让加热器通过风冷慢慢加热，避免损坏加热器，反之如果先启动加热器，通过风机的吹风会出现急冷，高温极冷，损坏加热器； ②理论上干、湿球温度是不变的，但实验过程中干球温度不变，但湿球温度缓慢上升，估计是因为干燥的速率不断降低，使得气体湿度降低，从而温度变化。 ③湿毛毡恒重时，即为实验结束。 （4）若加大热空气流量，干燥速率曲线有何变化？恒速干燥速率，临界湿含量又如何变化？为什么？
答：干燥曲线起始点上升，下降幅度增大，达到临界点时间缩短，临界点含水量降低。因为加快了热空气排湿能力。 （5）毛毡含水是什么性质的水分？ 毛毡含水有自由水和平衡水，其中干燥为了除去自由水。 （6）实验过程中干、湿球温度计是否变化？为什么？ 答：实验结果表明干、湿球温度计都有变化，但变化不大。 理论上用大量的湿空气干燥少量物料可认为符合定态空气条件。定态空气条件：空气状态不变（气流的温度t、相对湿度φ）等。干球温度不变，湿球温度不变。 绝热增湿过程，则干球温度变小，湿球温度不变。 （7）什么是恒定干燥条件？本实验装置中采用了哪些措施来保持干燥过程在恒定干燥条件下进行？ 答：①指干燥介质的温度、湿度、流速及与物料的接触方式，均在整个干燥过程中保持恒定；②本实验中本实验用大量空气干燥少量物料，则可以认为湿空气在干燥过程温度。湿度均不变，再加上气流速度以及气流与物料的接触方式不变。所以这个过程可视为实验在在恒定干燥条件下进行。
系别：化学与环境科学系班级：09应用化学（1）班姓名：赖雪梅 学号：090604118
采用乙醇—水溶液的精馏实验 赖雪梅 摘要：双组分混合液的分离是最简单的精馏操作。在整个精馏塔中，汽液两相逆流接触，进行相际传质。液相中的易挥发组分进入汽相，汽相中的难挥发组分转入液相。对不形成恒沸物的物系，只要设计和操作得当，馏出液将是高纯度的易挥发组分，塔底产物将是高纯度的难挥发组分。进料口以上的塔段，把上升蒸气中易挥发组分进一步提浓，称为精馏段；进料口以下的塔段，从下降液体中提取易挥发组分，称为提馏段。两段操作的结合，使液体混合物中的两个组分较完全地分离，生产出所需纯度的两种产品。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；精馏段；提馏段；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。
1 化工原理实验试卷 注意事项：1.考前请将密封线内填写清楚； 2. 所有答案请直接答在试卷上； 3 ?考试形式：闭卷； 4. 本试卷共四大题，满分100分，考试时间90分钟。 一、填空题 1. 在阻力实验中，两截面上静压强的差采用倒U形压差计测定。 2. 实验数据中各变量的关系可表示为表格，图形和公式. 3. 影响流体流动型态的因素有流体的流速、粘度、温度、尺寸、形状等 4. 用饱和水蒸汽加热冷空气的传热实验，试提出三个强化传热的方案（1）增加空 气流速（2）在空气一侧加装翅片（3）定期排放不 凝气体。 5. 用皮托管放在管中心处测量时，其U形管压差计的读数R反映管中心处的静压头。 6. 吸收实验中尾气浓度采用尾气分析装置测定，吸收剂为稀硫酸，指示剂为甲基红。 7. 在精馏实验数据处理中需要确定进料的热状况参数q值，实验中需要测定进料量、进料温度、进料浓度等。 8. 干燥实验操作过程中要先开鼓风机送风后再开电热器，以防烧坏加热丝。
9. 在本实验室中的精馏实验中应密切注意釜压，正常操作维持在，如果达到?， 可能出现液泛，应减 少加热电流（或停止加热），将进料、回流和产品阀关闭，并作放空处理，重新开始实验。 10. 吸收实验中尾气浓度采用尾气分析装置测定，它主要由取样管、吸收盒和湿式体积流量计组成的，吸收剂为稀硫酸，指示 剂为甲基红。 11. 流体在流动时具有三种机械能：即①位能，②动能，③压力能。这三种能量可以互相转换。 12. 在柏努利方程实验中，当测压管上的小孔（即测压孔的中心线）与水流方向垂直时，测压管内液柱高度（从测压孔算起） 为静压头，它反映测压点处液体的压强大小；当测压孔由上述方位转为正对水流方向时，测压管内液位将因此上升，所增加的液 位高度，即为测压孔处液体的动压头，它反映出该点水流动能的大小。 13. 测量流体体积流量的流量计有转子流量计、孔板流量计和涡轮流量计。 14. 在精馏实验中，确定进料状态参数q需要测定进料温度，进料浓度参数。 15. 在本实验室的传热实验中，采用套管式换热器加热冷空气，加热介质为饱和水蒸汽，可通过增加空气流量达到提高传热系 数的目的。 16. 在干燥实验中，要先开风机，而后再打开加热以免烧坏加热丝。 17. 在流体流动形态的观察实验中，改变雷诺数最简单的方法是改变流量。 18. （1）离心泵最常用的调节方法是出口阀门调节；（2）容积式泵常用的调节方法是旁路调节。 19. 在填料塔流体力学特性测试中，压强降与空塔气速之间的函数关系应绘在双对
精馏实验实验报告 姓名 班级 学号
1.实验前，请想象并尝试描述气速与整塔压降的关系？ 依照教材P228页，当液体喷淋量为零时，压降与空塔气速呈直线关系，与气体以湍流形式流过管道的关系类似；有一定喷淋量时，压降因管道变窄增大，但几乎与无喷淋量时平行；过截点以后，气体对液体产生阻滞作用，填料表面持液量增多，压降随气速较快增长；过了泛点之后，液体变为连续相而气体变为分散相，阻力猛增。 2.实验前，请同学们回顾精馏塔的塔板与填料的发展历程？ 舌形塔板 斜孔塔板 鼓泡式塔板 散堆填料 规整填料
3.实验前，请尝试回答精馏操作过程中，使混合物较彻底分离的基本条件？ 1、相对挥发度差异较大； 2、每一块板能使气液充分接触； 3、塔高足够高； 4、再沸器与冷凝器温度稳定； 5、混合物不形成共沸物； 6、运行规范稳定，不出现漏液、烨沫夹带、气泡夹带、液泛等非规范操作； 7、加料不反混； 二、实验记录 包括操作条件、实验现象、原始数据表，要求数据的有效数字、单位格式规范。 【原始数据表】 6 77.9 87.8 35.1 24.0 127 瓦数/kw 次数塔顶组成/% 塔釜组成/% 3 1 18.75 81.25 86.30 13.70 2 15.5 3 84.47 88.83 13.17 5 1 12.52 88.48 88.20 11.80 2 13.12 86.88 89.10 10.90 6 1 11.91 88.09 88.35 11.65 2 11.71 88.29 88.14 11.86
【数据处理】 ※空塔气速 首先根据测得的回流液流量求空塔气速。由于实验中采取全回流的方式，回流液质量流量与蒸气质量流量相同。 实验中转子流量计已经将实际溶液的流量转换为水的流量，由公式 2 1 s s V V = （1） 将读数转换为实际回流夜的流量。其中： f ρ取转子密度，近似为铁质，取密度7900kg/m3，1ρ取20 o C 水的密度，2ρ取回流温度下 混合液体的密度。水取998kg/m 3，乙醇取789 kg/m 3。 塔顶、塔釜的溶液组成取两次实验的平均值，并依据公式1 1 n wi m i x ρρ=∑ 计算不同温度下回 流液密度，得到数据如下： 表一、不同功率下的回流液密度 瓦数/kw 塔顶组成/%水 回流液密度kg/m^3 3 17.1 4 818.3751 5 12.82 810.7671 6 11.81 809.008 7 7 23.92 830.6076 7 13.07 811.2035 将所得到的回流液密度带入公式（1），即可得到回流液体积，体积和密度均已知，则可以得到回流液质量。因为全回流，所以根据物料守恒，上升蒸汽的质量与回流液质量相等。 表二、不同功率下的回流液质量流量 瓦数/kw 回流液体积流量L/h 回流液质量流量kg/h 3 7.3 5.9791 5 21.6 17.4929 6 27. 4 22.1651 7 20. 5 17.067 6 7 32.0 25.9294
1，液泛？ 在精馏操作中，下层塔板上的液体涌至上层塔板，破坏了塔的正常操作，这种现象叫做液泛。 液泛形成的原因，主要是由于塔内上升蒸汽的速度过大，超过了最大允许速度所造成的。另外在精馏操作中，也常常遇到液体负荷太大，使溢流管内液面上升，以至上下塔板的液体连在一起，破坏了塔的正常操作的现象，这也是液泛的一种形式。以上两种现象都属于液泛，但引起的原因是不一样的。 2，雾沫夹带？ 雾沫夹带是指气体自下层塔板带至上层塔板的液体雾滴。在传质过程中，大量雾沫夹带会使不应该上到塔顶的重组分带到产品中，从而降低产品的质量，同时会降低传质过程中的浓度差，只是塔板效率下降。对于给定的塔来说，最大允许的雾沫夹带量就限定了气体的上升速度。 影响雾沫夹带量的因素很多，诸如塔板间距、空塔速度、堰高、液流速度及物料的物理化学性质等。同时还必须指出：雾沫夹带量与捕集装置的结构也有很大的关系。虽然影响雾沫夹带量的因素很多，但最主要的影响因素是空塔速度和两块塔板之间的气液分离空间。对于固定的塔来说，雾沫夹带量主要随空塔速度的增大而增大。但是，如果增大塔板间的距离，扩大分离空间，则相应提高空塔速度。 3，液体泄漏？ 俗称漏液，塔板上的液体从上升气体通道倒流入下层塔板的现象叫泄漏。在精馏操作中，如上升气体所具有的能量不足以穿过塔板上的液层，甚至低于液层所具有的位能，这时就会托不住液体而产生泄漏。 空塔速度越低，泄漏越严重。其结果是使一部分液体在塔板上没有和上升气体接触就流到下层塔板，不应留在液体中的低沸点组分没有蒸出去，致使塔板效率下降。因此，塔板的适宜操作的最低空塔速度是由液体泄漏量所限制的，正常操作中要求塔板的泄漏量不得大于塔板上液体量的10%。泄漏量的大小，亦是评价塔板性能的特性之一。筛板、浮阀塔板和舌形塔板在塔内上升气速度小的情况下比较容易产生泄漏。4，返混现象？ 在有降液管的塔板上，液体横过塔板与气体呈错流状态，液体中易挥发组分的浓度降沿着流动的方向逐渐下降。但是当上升气体在塔板上是液体形成涡流时，浓度高的液体和浓度低的液体就混在一起，破坏了液体沿流动方向的浓度变化，这种现象较做返混现象。返混现象能导致分离效果的下降。 返混现象的发生，受到很多因素的影响，如停留时间、液体流动情况、流道的长度、塔板的水平度、水力梯度等。 5，最适宜的进料板位置确定 最适宜的进料板位置就是指在相同的理论板数和同样的操作条件下，具有最大分离能力的进料板位置或在同一操作条件下所需理论板数最少的进料板位置。 在化学工业中，多数精馏塔都设有两个以上的进料板，调节进料板的位置是以进料组分发生变化为依据的。当进料组分中的轻关键组分比正常操作较低时，应将进料板的位置向下移，以增加精馏段的板数，从而提高精馏段的分离能力。反之，进料板的位置向上移，则是为增加提馏段的板数，以提高提馏段的分离能力。总之，在进料板上进料组分中轻关键组分的含量应该小于精馏段最下一块塔板上的轻关键组分的含量，而大于提馏段最上一块塔板上的轻组分的含量。这样就使进料后不至于破坏塔内各层塔板上的物料组成，从而保持平稳操作。 6，精馏操作的影响因素 除了设备问题以外，精馏操作过程的影响因素主要有以下几个方面：塔的温度和压力（包括塔顶、塔釜和某些有特殊意义的塔板）；进料状态；进料量；进料组成；进料温度；塔内上升蒸汽速度和蒸发釜的加热量；回流量；塔顶冷剂量；塔顶采出量和塔底采出量。塔的操作就是按照塔顶和塔底产品的组成要求来对这几个影响因素进行调节。 7，进料组成的变化对精馏操作的影响 进料组成的变化，直接影响精馏操作，当进料中重组分的浓度增加时，精馏段的负荷增加。对于固定了精馏段板数的塔来说，将造成重组份带到塔顶，使塔顶产品质量不合格。
化工原理筛板塔精馏实 验报告 标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
筛板塔精馏实验 一．实验目的 1．了解筛板精馏塔及其附属设备的基本结构，掌握精馏过程的基本操作方法。 2．学会判断系统达到稳定的方法，掌握测定塔顶、塔釜溶液浓度的实验方法。 3．学习测定精馏塔全塔效率和单板效率的实验方法，研究回流比对精馏塔分离效率的影响。 二．基本原理 1．全塔效率E T 全塔效率又称总板效率，是指达到指定分离效果所需理论板数与实际板数的比值： E E=E E?1 E N T ——完成一定分离任务所需的理论塔板数，包括蒸馏釜； N P ——完成一定分离任务所需的实际塔板数，本装置N P＝10。2．图解法求理论塔板数N T 以回流比R写成的精馏段操作线方程如下： y E+1= E + E E+ 1 + E E y n+1 ——精馏段第n+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数； x n ——精馏段第n块塔板下流的液体组成，摩尔分数； x D ——塔顶溜出液的液体组成，摩尔分数； R——泡点回流下的回流比。 提馏段操作线方程如下： E E+1= E′ E′? E E? E E′? E E y m+1 ——提馏段第m+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数； x m ——提馏段第m块塔板下流的液体组成，摩尔分数； x W －塔底釜液的液体组成，摩尔分数； L'－提馏段内下流的液体量，kmol/s； W－釜液流量，kmol/s。 加料线（q线）方程可表示为：
E= E E?1 E? E E E?1 其中， E=1+E EE(E E?E E) E E q——进料热状况参数； r F ——进料液组成下的汽化潜热，kJ/kmol； t S ——进料液的泡点温度，℃； t F ——进料液温度，℃； c pF ——进料液在平均温度 (tS tF ) /2 下的比热容，kJ/（kmol℃）； x F ——进料液组成，摩尔分数。 （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。 图1 全回流时理论塔板数确定 （2）部分回流操作 部分回流操作时，如图2，图解法的主要步骤为： A.根据物系和操作压力画出相平衡曲线，并画出对角线作为辅助线； B.在对角线上定出a点(xD，xD)、f点(xF，xF)和b点(xW，xW)； 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，过点f作出斜率为q/（q-1）的q线交精馏段操作线于点d，连接点d、b作出提馏段操作线； E.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。 图2 部分回流时理论板数的确定 本实验料液为乙醇水溶液，釜内液体由电加热器产生蒸汽逐板上升，经与各板上的液体传质后，进入盘管式换热器壳程，冷凝成液体后再从集液器流出，一部分作为回流液从塔顶流入塔内，另一部分作为产品馏出，进入产品贮罐；残液经釜液转子流量计流入釜液贮罐。
化工原理实验报告 一、实验目的 1. 熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法； 2. 了解板式塔的结构，观察塔板上气-液接触状况； 3. 测定全回流时的全塔效率及单板效率。 4. 测定全塔的浓度分布。 二、摘要 在板式精馏塔中，由塔釜产生的蒸汽沿塔逐板上升与来自塔顶主板下降的回流液，在塔板上实现多次接触，进行传热与传质，使混合液达到一定程度的分离。对于双组分混合液的蒸馏，若已知汽液平衡数据，测得塔顶流出液组成D X 、釜残液组成W X ，液料组成F X 及回流比R 和进料状态，就可用图解法在y x 图上，或用其他方法求出理论塔板数T N 。塔的全塔效率T E 为理论塔板数与实际塔板数N 之比。精馏塔的单板效率M E 可以根据液相通过测定塔板的浓度变化进行计算。本实验在板式精馏塔全回流的情况下，通过测定乙醇丙醇体系混合液在精馏塔中的传质的一些参数，计算精馏塔的总板效率和某几块板的单板效率（液相单板效率），分析该塔的传质性能和操作情况。 三、实验原理 在板式精馏塔中，混合液的蒸汽逐板上升，回流液逐板下降，气液两相在塔板上接触，实现传质、传热过程而达到分离的目的。如果在每层塔板上，上升的蒸汽与下降的液体处于平衡状态，则该塔板称之为理论塔板。然而在实际操做过程中由于接触时间有限，气液两相不可能达到平衡，即实际塔板的分离效果达不到一块理论塔板的作用。因此，完成一定的分离任务，精馏塔所需的实际塔板数总是比理论塔板数多。 回流是精馏操作得以实现的基础。塔顶的回流量与采出量之比，称为回流比。回流比是精馏操作的重要参数之一，其大小影响着精馏操作的分离效果和能耗。回流比存在两种极限情况：最小回流比和全回流。本实验处于全回流情况下，既无任何产品采出，又无原料加入，此时所需理论板最少，又易于达到稳定，可以很好的分析精馏塔的性能。影响塔板效率的因素很多，大致可归结为：流体的