精馏实验数据处理

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精馏塔实验
(二) 物系 (乙醇─正丙醇)
1. 纯度: 化学或分析纯.
2. 平衡关系: 见表1.
3. 料液浓度:15-25%(乙醇质量百分数).
4. 浓度分析用阿贝折光仪(用户自备).折光指数与溶液浓度的关系见表2.
表 1 乙醇─正丙醇 t-x-y 关系
( 均以乙醇摩尔分率表示,x-液相; y-气相 )
上列平衡数据摘自: J.Gmebling,U.onken •Vapor─liquid•Equilibrium Data Collection─Organic Hydro xy Compounds: Alcohols(p.336)。

乙醇沸点: 78.3℃; 正丙醇沸点:97.2℃.
表 2 温度─折光指数─液相组成之间的关系
对30℃下质量分率与阿贝折光仪读数之间关系也可按下列回归式计算:
W=58.844116-42.61325 ×n D
其中W为乙醇的质量分率; n D为折光仪读数 (折光指数).
由质量分率求摩尔分率(XA):
乙醇分子量MA=46; 正丙醇分子量MB=60
B
A A
A
A
A
A M W M W M W X )]
(1[)()(-+=
(三)实验设备的基本情况
精馏塔为筛板塔,全塔共有7块塔板由紫铜板制成,塔高1.5米,塔身用内径为50毫米的不锈钢管制成,每段为10厘米,焊上法兰后,用螺栓连在一起,并垫上聚四氟乙烯垫防漏,塔身的第二段和第九段是用耐热玻璃制成的,以便于观察塔内的操作状况。

除了这两段玻璃塔段外,其余的塔段都用玻璃棉保温。

降液管是由外径为8毫米的铜管制成。

筛板的直径为54毫米,筛孔的直径为2毫米。

塔中装有铂电阻温度计用来测量塔内汽相温度。

塔顶的全凝器和塔底冷却器内是直径为8毫米做成螺旋状的的铜管,外面是不锈钢套管。

塔顶的物料蒸气和塔底产品在铜管外冷凝、冷却,铜管内通冷却水。

塔釜用电炉丝进行加热,塔的外部也用保温棉保温。

混合液体由高位槽经转子流量计计量后进入塔内。

塔釜的液面计用于观察塔釜内的存液量。

塔底产品经过冷却器由平衡管流出。

回流比调节器用来控制回流比,馏出液储罐接收馏出液。

(四)实验数据计算过程及结果: (1) 全回流
塔顶样品折光指数n D =1.3610
乙醇的质量分率W=58.844116-42.61325 ×n D
=58.844116-42.61325 ×1.3610 =0.847
摩尔分率 879.060
)
847.01()46
847
.0()46
847
.0(=-+=
Xd 同理:塔釜样品折光指数n D =1.3780
乙醇的质量分率W=58.844116-42.61325 ×n D
=58.844116-42.61325 ×1.3780 =0.132
摩尔分率x w =0.155
在平衡线和操作线之间图解理论板4.03 (见图一) 全塔效率η%6.577
03
.4===
P t N N (2) 部分回流(R=4)
塔顶样品折光指数n D =1.3640 塔釜样品折光指数n D =1.3785 进料样品折光指数n D =1.3740
由全回流计算出质量、摩尔浓度 X D =0.77 ;X w =0.129;X f =0.351 进料温度t f =29.6℃
在X f =0.351下泡点温度88.7℃
乙醇在59.15℃下的比热Cp1=3.07(kJ/kg.℃) 正丙醇在59.15℃下的比热Cp2=2.85(kJ/kg.℃) 乙醇在88.7℃下的汽化潜热r1=819(kJ/kg ) 正丙醇在88.7℃下的汽化潜热r2=680(kJ/kg )
混合液体比热C pm=46×0.351×3.07+60×(1-0.351)×2.85=160.54(kJ/kmol.℃)
混合液体汽化潜热r pm=46×0.351×819+60×(1-0.351)×680=39702(kJ/kmol )
24.139702
39702
)6.297.88(54.160)(=+-⨯=+-⨯=
m m F B r r t t Cpm q q 线斜率=-=
1
q q
5.16 在平衡线和精馏段操作线、提馏段操作线之间图解理论板板数 4.55(见图二) 全塔效率η%1.65==P
t
N N。