乙醇正丙醇二相图
- 格式:xls
- 大小:68.00 KB
- 文档页数:10
目录第一部分设计方案的确定 (2)1.1塔的选择 (2)1.2操作压力的选择 (4)1.3进料热状况的选择 (4)1.4加热及冷凝方式的选择 (4)1.5回流比的选择 (5)第二部分塔板的工艺设计 (5)2.1精馏段和提馏段的工艺条件及有关物性数据的计算 (5)2.1.1精馏塔全塔物料衡算 (5)2.1.3密度 (7)2.1.4 混合液体平均表面张力 (10)2.1.5 混合物的粘度 (11)2.1.7 气、液相体积流量计算 (12)2.2理论塔板数的计算 (14)2.3 热量衡算 (17)2.3.1.加热介质的选择 (17)2.3.2.冷却剂的选择 (18)2.3.3.比热容及汽化潜热的计算 (18)2.4 塔径的初步计算 (26)2.5 溢流装置 (27)2.5.1堰长W l (27)2.5.2弓形降液管宽度d W 和截面积F A (28)2.5.3 降液管底隙高度0h (28)2.6 塔板分布、浮阀数目与排列 (29)2.6.1塔板分布 (29)2.6.2 浮阀数目与排列 (29)第三部分 塔板的流体力学计算 (33)3.1通过浮阀塔板的压降 (33)3.2淹塔 (34)3.2.1精馏段 (35)3.2.2提馏段 (35)3.3雾沫夹带 (36)3.3.1精馏段 (36)3.3.2提馏段 (37)3.4塔板负荷性能图 (37)3.4.1雾沫夹带线 (37)3.4.2液泛线 (38)3.4.3液相负荷上限 (40)3.4.4漏液线 (40)3.4.5液相负荷下限 (40)3.5浮阀塔工艺设计计算结果 (43)第四部分塔附件的设计 (45)4.1接管 (45)4.1.2回流管 (46)4.1.3塔底出料管 (46)4.1.4塔顶蒸汽出料管 (47)4.1.5塔底进气管 (47)4.1.6法兰 (47)4.2筒体与封头 (48)4.2.1筒体 (48)4.2.2封头 (48)4.3除沫器 (48)4.4裙座 (49)4.5人孔 (50)第五部分塔总体高度的设计 (51)5.1塔的顶部空间高度 (51)5.3塔总体高度 (52)第六部分附属设备的计算 (52)6.1 冷凝器的选择 (52)的选择 (54)6.2再沸器QB第七部分参考文献 (57)第八部分对本设计的评述 (58)附录乙醇—正丙醇二元物系浮阀式精馏塔设计图 (50)设计任务书1.设计题目:分离乙醇—正丙醇混合物系浮阀式精馏塔的设计2.原始数据及条件:进料:乙醇含量35%(质量分数,下同),其余为正丙醇分离要求:塔顶乙醇含量90%;塔底乙醇含量0.01%生产能力:年处理乙醇-正丙醇混合液25000吨,年开工7200小时操作条件:间接蒸汽加热;塔顶压强1.03atm(绝压);泡点进料;R=53.设计任务:1、精馏塔的工艺设计;2、附属设备(如再沸器、冷凝冷却器)进行简单计算并选型(不必校核);3、绘制塔板负荷性能图、精馏塔设备图;4、编写设计说明书第一部分设计方案的确定精馏是分离液体混合物(含可液化的气体混合物)最常用的一种单元操作,在化工,炼油,石油化工等工业中得到广泛应用。
物理化学实验备课材料实验二完全互溶两组分液态混合物的气液平衡相图一、基本介绍相平衡属于物理化学的重要教学内容,其中气液平衡是最常见,同时也是讨论最多的内容之一。
理想的二组分体系在全部浓度范围内符合拉乌尔定律。
结构相似、性质相近的组分之间可以形成近似的理想体系,此时体系的沸点组成图(T -x图)如下图1a所示。
大多数情况下为非理想体系,这时在反映体系沸点与组成关系的T-x图上将出现或正或负的偏差,当这一偏差足够大时,T-x曲线上将出现极低点(对拉乌尔定律产生极大正偏差,如下图1b所示)或极高点(对拉乌尔定律产生极大负偏差,如下图1c所示)。
出现极大点的体系常见的有:乙酸异戊酯—四氯乙烷;丙酮-氯仿;水—盐酸;水—硝酸等。
出现极小点的体系常见的有:四氯化碳—乙酸乙酯;甲醇—苯;正丙醇—水;异丙醇—环己烷,乙醇—水等。
这种最高和最低沸点称为恒沸点,所对应的溶液称为恒沸混合物。
注意,恒沸混合物不是一种物质,而是一种具有特定组成的混合物。
在恒沸点是气液两相的组成一致。
恒沸混合物的组成由温度或压力中的一个所确定,即指定温度,压力及组成由体系自定,不能改变。
图1 两组分体系的等压T-x图根据相平衡原理,对二组分体系,当压力恒定时.在气液平衡两相区,体系的自由度为1。
若温度一定.则气液两相的组成也随之而定,反之亦然。
当原溶液组成一定时,根据杠杆原理,两相的相对量也一定。
反之,实验中利用回流的方法保持气液两相的相对量一定,则体系的平衡温度也随之而定。
沸点测定仪就是根据这一原理设计的。
二、实验目的1、用沸点测定仪测定常压下不同组成的正丙醇—水体系的沸点,绘制该体系的T-x图。
2、掌握沸点测定方法。
3、进一步掌握阿贝折射仪的测量原理及操作方法。
4、学会利用特鲁顿规则及克-克方程进行沸点的效正。
三、实验原理测绘两组分体系的沸点-组成相图要求同时测定不同总组成体系的沸点以及气液两相的组成,本实验采用简单的沸点测定仪进行沸点测定,通过冷凝回流分离出气液平衡时的气相冷凝液(馏出液)和液相物(剩余液),并测量两液体的组成。
物理化学实验备课材料实验二完全互溶两组分液态混合物的气液平衡相图一、基本介绍相平衡属于物理化学的重要教学内容,其中气液平衡是最常见,同时也是讨论最多的内容之一。
理想的二组分体系在全部浓度范围内符合拉乌尔定律。
结构相似、性质相近的组分之间可以形成近似的理想体系,此时体系的沸点组成图(T -x图)如下图1a所示。
大多数情况下为非理想体系,这时在反映体系沸点与组成关系的T-x图上将出现或正或负的偏差,当这一偏差足够大时,T-x曲线上将出现极低点(对拉乌尔定律产生极大正偏差,如下图1b所示)或极高点(对拉乌尔定律产生极大负偏差,如下图1c所示)。
出现极大点的体系常见的有:乙酸异戊酯—四氯乙烷;丙酮-氯仿;水—盐酸;水—硝酸等。
出现极小点的体系常见的有:四氯化碳—乙酸乙酯;甲醇—苯;正丙醇—水;异丙醇—环己烷,乙醇—水等。
这种最高和最低沸点称为恒沸点,所对应的溶液称为恒沸混合物。
注意,恒沸混合物不是一种物质,而是一种具有特定组成的混合物。
在恒沸点是气液两相的组成一致。
恒沸混合物的组成由温度或压力中的一个所确定,即指定温度,压力及组成由体系自定,不能改变。
图1 两组分体系的等压T-x图根据相平衡原理,对二组分体系,当压力恒定时.在气液平衡两相区,体系的自由度为1。
若温度一定.则气液两相的组成也随之而定,反之亦然。
当原溶液组成一定时,根据杠杆原理,两相的相对量也一定。
反之,实验中利用回流的方法保持气液两相的相对量一定,则体系的平衡温度也随之而定。
沸点测定仪就是根据这一原理设计的。
二、实验目的1、用沸点测定仪测定常压下不同组成的正丙醇—水体系的沸点,绘制该体系的T-x图。
2、掌握沸点测定方法。
阿贝折射仪1-反光镜;2-棱镜座转轴;3-遮光板;4-温度计;5-进光棱镜座;6-色散调节手轮; 7-色散刻度图;8-目镜;9-盖板10-手轮;11-折射棱镜;12-照明刻度盘聚光镜;13-温度计座3、进一步掌握阿贝折射仪的测量原理及操作方法。
实验五双液系的气—液平衡相图一、实验目的1、绘制在标准压力下乙醇-正丙醇体系的沸点组成图,并确定其恒沸点及恒沸组成;2、熟练掌握测定双组分液体沸点的方法及用折光率确定二组分物系组成的方法;3、掌握超级恒温槽、阿贝折射仪、气压计等仪器的使用方法。
二、实验原理1、相图任意两个在常温时为液态的物质混合起来组成的体系称为双液系。
两种溶液若能按任意比例进行溶解,称为完全互溶双液系,如环已烷-乙醇、正丙醇-乙醇体系都是完全互溶体系。
若只能在一定比例范围内溶解,称为部分互溶双液系,例苯-水体系。
在完全互溶双液系中,有一部分能形成理想液态混合物,如苯-甲苯系统,二者的行为均符合拉乌尔定律,但大部分双液系是非理想液态混合物,其行为与拉乌尔定律有偏差。
液体的沸点是指液体的蒸气压与外界压力相等时的温度。
在一定外压下,纯液体的沸点有其确定值,但双液系的沸点不仅与外压有关,而且还与两种液体的相对含量有关。
双液系两相平衡时的气相组成和液相组成并不相同。
通常用几何作图的方法将双液系的沸点对其气相和液相的组成作图,所得图形叫双液系的沸点T(或t)-组成(x)图,即T(或t)—x图。
它表明了沸点与液相组成和与之平衡的气相组成之间的关系。
在恒定压力下,二组分系统气液达到平衡时,其沸点-组成(t-x)图分三类:(1)混合液的沸点介于A、B二纯组分沸点之间。
这类双液系可用分馏法从溶液中分离出两个纯组分。
如苯-甲苯系统,此时混合物的行为符合拉乌尔定律或对拉乌尔定律的偏差不大。
如图5-1(a)所示。
(2)有最低恒沸点体系,如环已烷-乙醇体系,t—x图上有一个最低点,此点称最低恒沸点,在此点相互平衡的液相和气相具有相同的组成,此时混合物的行为对拉乌尔定律产生最大正偏差,如图5-1(b)所示。
对于这类的双液系,用分馏法不能从溶液中同时分离出两个纯组分。
(3)有最高恒沸点体系,如氯仿-丙酮体系,t—x图上有一个最高点,此点称最高恒沸点,在此点相互平衡的液相和气相具有相同的组成,此时混合物的行为对拉乌尔定律产生最大负偏差,如图5-1(c)所示。
实验五双液系的气液平衡相图一、实验目的与要求:1、用沸点仪测定在一大气压下水——正丙醇双液系的气液平衡相图,确定其最低恒沸点温度及恒沸混合物的组成。
2、掌握双组分沸点的测定方法。
通过实验进一步理解分馏原理。
3、用阿贝折射仪测定液体和蒸气的组成,学会用折光率确定双组分体系的组成。
二、预习要求:1、了解绘制双液系相图的基本原理。
2、了解阿贝折射仪的使用方法。
3、了解本实验中的注意事项,如何判断气-液两相已达到平衡。
三、实验原理:在常温下,两液态物质混合而成的体系称为双液系。
两液体若只能在一定比例范围内互相溶解,称为部分互溶双液系,若两液体能以任意比例相互溶解,则称为完全互溶双液系。
例如:苯-乙醇体系,正丙醇-水体系,环己烷—乙醇体系都是完全互溶双液系,苯-水体系则是部分互溶双液系。
液体的沸点是指液体的蒸气压与外压相等时的温度。
在一定的外压下,纯液体的沸点有确定的值。
但对于双液系来说,沸点不仅与外压有关,而且还与双液系的组成有关,即与双液系中两种液体的相对含量有关。
双液系在蒸馏时具有另一个特点是:在一般情况下,双液系的气相组成和液相组成并不相同。
因此原则上有可能用反复蒸馏的方法,使双液系中的两液体互相分离。
通常用几何作图的方法将双液系的沸点对其气相、液相组成作图,所得图形称为双液系T-x相图,在一定温度下还可画出体系的压力P与组成的P-x关系图。
完全互溶双液系在恒定压力下的气液平衡相图可分为三类:如果溶液与拉乌尔定律的偏差不大,在T—x图上,溶液的蒸汽压和沸点介于A,B两纯组分蒸汽压及沸点之间,如甲苯-苯体系(图5-1)所示,为第一类。
实际溶液由于A—B两组分的相互影响,常与拉乌尔定律有较大的偏差。
在T—X图上可能有最低和最高点出现。
如图(5-2)、(5-3)所示。
这些点称为恒沸点。
其相应的溶液称为恒沸点混合物。
恒沸混合物蒸馏所得的气相与液相的组成相同。
如:盐酸—水体系具有最高恒沸点,为第二类;正丙醇—水等体系具有最低恒沸点,为第三类。
实验六双液系的气—液平衡相图一、实验目的1、绘制在标准压力下乙醇-正丙醇体系的沸点组成图;2、熟练掌握测定双组分液体沸点的方法及用折光率确定二组分物系组成的方法;3、掌握超级恒温槽、阿贝折射仪、气压计等仪器的使用方法。
二、实验原理1、相图任意两个在常温时为液态的物质混合起来组成的体系称为双液系。
两种溶液若能按任意比例进行溶解,称为完全互溶双液系,如环已烷-乙醇、正丙醇-乙醇体系都是完全互溶体系。
若只能在一定比例范围内溶解,称为部分互溶双液系,例苯-水体系。
在完全互溶双液系中,有一部分能形成理想液态混合物,如苯-甲苯系统,二者的行为均符合拉乌尔定律,但大部分双液系是非理想液态混合物,其行为与拉乌尔定律有偏差。
液体的沸点是指液体的蒸气压与外界压力相等时的温度。
在一定外压下,纯液体的沸点有其确定值,但双液系的沸点不仅与外压有关,而且还与两种液体的相对含量有关。
双液系两相平衡时的气相组成和液相组成并不相同。
通常用几何作图的方法将双液系的沸点对其气相和液相的组成作图,所得图形叫双液系的沸点T(或t)-组成(x)图,即T(或t)—x图。
它表明了沸点与液相组成和与之平衡的气相组成之间的关系。
在恒定压力下,二组分系统气液达到平衡时,其沸点-组成(t-x)图分三类:(1)混合液的沸点介于A、B二纯组分沸点之间。
这类双液系可用分馏法从溶液中分离出两个纯组分。
如苯-甲苯系统,此时混合物的行为符合拉乌尔定律或对拉乌尔定律的偏差不大。
如图5-1(a)所示。
(2)有最低恒沸点体系,如环已烷-乙醇体系,t—x图上有一个最低点,此点称最低恒沸点,在此点相互平衡的液相和气相具有相同的组成,此时混合物的行为对拉乌尔定律产生最大正偏差,如图5-1(b)所示。
对于这类的双液系,用分馏法不能从溶液中同时分离出两个纯组分。
(3)有最高恒沸点体系,如氯仿-丙酮体系,t—x图上有一个最高点,此点称最高恒沸点,在此点相互平衡的液相和气相具有相同的组成,此时混合物的行为对拉乌尔定律产生最大负偏差,如图5-1(c)所示。
二组分气一液平衡相图体系的选择摘要:考虑学生知识水平现状和倡导绿色化学实验教学,用正丙醇代替环己烷,采用正丙醇—乙醇体系做二组分气—液平衡相图测绘实验,经多次实操和历届学生实训验证,均得到了较好的二组分气一液平衡相图,是比较理想的选择。
关键词:正丙醇乙醇气液平衡相图选择1.引言高职院校化工类各专业在物理化学实验教学中,二组分体系气—液平衡相图的测绘是一个重要的实训项目,学生经过本项目的实训,能进一步理解相律公式及相图中点、线、面的意义,为后续学习精馏打下好的基础;另外这也是学生掌握阿贝折光仪基本操作的重要实训机会。
在我院采用的高职高专“十一五”规划教材《物理化学》中,二组分体系气—液平衡相图的测绘采用的是环己烷—乙醇体系,在实训过程中我们发现,这个体系有一些不足的地方:环己烷属中等毒性类溶剂,但挥发性高,在实训过程中环己烷的刺激性气味比较大,且它的脂溶性高,在人体内可蓄积,特别是对神经系统有毒性,实为高毒性物质。
近年来因普通高等院校的扩招等原因,高职院校生源整体素质下降。
环己烷—乙醇体系的相图比较复杂,学生对实验基本原理的理解和实训操作的把握有一定难度,描绘相图有一定困难,很难达到实训目地。
考虑上述情况,我们在二组分体系选择上查阅了相关资料,做了一些调整:用正丙醇替代环己烷,采用正丙醇—乙醇体系。
2.实验部分2.1仪器与试剂阿贝折光仪1台,沸点仪1套,超级恒温槽1台,稳流电源1台,精密温度计1支(50℃~100℃,精确到0.01℃),25ml移液管1支,长滴管2支,无水乙醇、正丙醇。
2.2实验目的2.2.1掌握用沸点仪测沸点的方法;2.2.2绘制常压下正丙醇—乙醇双液系的沸点—组成图;2.2.3掌握阿贝折光仪的使用方法;2.2.4理解相图中点、线、面的意义,了解精馏原理。
2.3实验原理两种液态物质混合而成的二组分体系称为双液系。
两个组分若能按任意比互溶,则称为完全互溶双液系。
液体的沸点是指液体的蒸气压与外压相等时的温度。