板式精馏塔的操作和塔效率的测定实验
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更多资料请访问.(.....)板式精馏塔的操作与塔效率的测定一、实验目的(1)熟悉板式塔的结构及精馏流程;(2)理论联系实际,掌握精馏塔的操作;(3)学会精馏塔塔效率的测定方法。
二、基本原理1.二元精馏过程的质量指标和操作变量精馏塔的进料通常是前一工序或另一精馏塔的出料,为简化讨论,认为它稳定不变。
二元精馏过程的质量指标是塔顶塔釜的轻组分含量和。
主要操作变量是塔顶采出率D和塔釜加热量Qh。
2.维持连续精馏过程稳定操作的条件(1)根据进料量及组成、产品的分离要求,严格维持物料平衡。
1)总物料平衡:塔的总进料量应恒等于总出料量。
即F = D + W当进料量大于出料量时,会引起淹塔;相反,出料量大于进料量时,会引起塔釜干料,最终都将破坏精馏塔的正常操作。
2)各组分的物料平衡:在满足总物料平衡的情况下,应同时满足轻组分物料平衡。
即由上述二式可知:为获得合格产品,必须保证一定的塔顶、塔釜采出率:和实际操作中,塔釜采出率W一般是根据塔釜液位的高低来操作,而塔顶采出率D的大小则直接影响着质量指标。
(2)精馏塔应有足够的分离能力。
在塔板数一定的情况下,正常的精馏操作要有足够的回流比,才能保证一定的分离效果,得到合格的产品。
而回流比的大小是由塔内热量衡算所决定,其中,塔釜加热量Qh是个十分重要的操作变量。
(3)精馏塔操作时,塔内应有正常的气液负荷量,避免发生以下不正常的操作状况:1)严重的液沫夹带现象上升气流将塔板上的液体的一部分带至上层塔板,这种现象称为液沫夹带。
液沫夹带是一种与液体主流方向相反的流动,属返混现象,将使板效率降低。
液流量一定时,气速过大将引起大量的液沫夹带,严重时还会发生夹带液泛,破坏塔的正常操作。
2)严重的漏液现象精馏塔内,液体与气体在塔板上应进行错流接触,但是当气速较小时,部分液体会从塔板开孔处直接漏下。
这种液漏现象使气、液两相不能充分接触。
严重的液漏将使塔板上不能持液而无法正常操作。
3)溢流液泛因受降液管通过能力的限制而引起的液泛称溢流液泛。
实验十二板式塔精馏操作与塔效率的测定一.实验目的:考察精馏操作条件对塔效率的影响。
二.实验原理1.板式塔的工作原理:在板式塔内,混合液的蒸汽逐板上升,回流液逐版下降,气液两相在塔板上层层接触,实现传热传质,从而达到分离目的。
2.板式塔的塔效率:(1)板式塔的板效率是能够体现塔的性能和操作状况的主要性能参数,板式塔的板效率包括塔效率、单板效率和点效率。
本实验主要考察气速和回流比对塔效率的影响。
(2)塔效率E=N/Ee,其中E是理论板数,Ee是实际板数。
试验中E是需要通过实验数据经计算得到,Ee是实验时塔板数。
3.操作条件对塔效率的影响:(1)操作条件:主要指气速u,回流比R和进料状况。
(2)气速u对塔效率的影响:在精馏塔内气液两相进行错流接触,但当气速较小时,上升的气流量不够,部分液体会从塔板开口处直接漏下,塔板上建立不起来液层,是塔板上气液两相不能充分接触,影响塔效率;若气速太大,又会产生严重的液沫夹带甚至液泛,这样会减少气液两相接触时间,甚至造成塔板间的返混,进而导致塔板效率下降。
(3)回流比R对塔效率的影响:R的大小影响精馏的分离效果和能耗。
R越大,理论塔板数N越少,当R→∞时,即全回流时,N最少;当以最小回流比Rmin操作时,需要的理论塔板数N→∞。
(4)进料状况:主要指进料量、料液组成和进料热状况。
实验时进料量设置为恒定,进料热状况是冷热进料,料液组成需要测量。
4.操作条件对塔效率的影响的测定:(1)理论板数Ne的求解:(2)气速u的影响:在全回流条件下,通过调节加热器的电压来控制气速u,在每一气速下待系统稳定后测定气速u,进料量F,进料组成x F,进料温度Tf,塔顶出料组成xD,塔顶温度Td,塔底出料组成xw,塔底温度Tw,由图解法求出所需理论板数N,则塔效率E=Ne/N。
(3)回流比R的影响:将电压调节在某一定值保持不变,调节回流比,待系统稳定后测定进料量F,进料组成x F,进料温度Tf,塔顶出料组成xD,塔顶温度Td,塔底出料组成xw,塔底温度Tw,由图解法求出所需理论板数N,则塔效率E=Ne/N。
更多资料请访问.(.....)板式精馏塔的操作与塔效率的测定一、实验目的(1)熟悉板式塔的结构及精馏流程;(2)理论联系实际,掌握精馏塔的操作;(3)学会精馏塔塔效率的测定方法。
二、基本原理1.二元精馏过程的质量指标和操作变量精馏塔的进料通常是前一工序或另一精馏塔的出料,为简化讨论,认为它稳定不变。
二元精馏过程的质量指标是塔顶塔釜的轻组分含量和。
主要操作变量是塔顶采出率D和塔釜加热量Qh。
2.维持连续精馏过程稳定操作的条件(1)根据进料量及组成、产品的分离要求,严格维持物料平衡。
1)总物料平衡:塔的总进料量应恒等于总出料量。
即F = D + W当进料量大于出料量时,会引起淹塔;相反,出料量大于进料量时,会引起塔釜干料,最终都将破坏精馏塔的正常操作。
2)各组分的物料平衡:在满足总物料平衡的情况下,应同时满足轻组分物料平衡。
即由上述二式可知:为获得合格产品,必须保证一定的塔顶、塔釜采出率:和实际操作中,塔釜采出率W一般是根据塔釜液位的高低来操作,而塔顶采出率D的大小则直接影响着质量指标。
(2)精馏塔应有足够的分离能力。
在塔板数一定的情况下,正常的精馏操作要有足够的回流比,才能保证一定的分离效果,得到合格的产品。
而回流比的大小是由塔内热量衡算所决定,其中,塔釜加热量Qh是个十分重要的操作变量。
(3)精馏塔操作时,塔内应有正常的气液负荷量,避免发生以下不正常的操作状况:1)严重的液沫夹带现象上升气流将塔板上的液体的一部分带至上层塔板,这种现象称为液沫夹带。
液沫夹带是一种与液体主流方向相反的流动,属返混现象,将使板效率降低。
液流量一定时,气速过大将引起大量的液沫夹带,严重时还会发生夹带液泛,破坏塔的正常操作。
2)严重的漏液现象精馏塔内,液体与气体在塔板上应进行错流接触,但是当气速较小时,部分液体会从塔板开孔处直接漏下。
这种液漏现象使气、液两相不能充分接触。
严重的液漏将使塔板上不能持液而无法正常操作。
3)溢流液泛因受降液管通过能力的限制而引起的液泛称溢流液泛。
板式精馏塔的操作与塔效率的测定一、实验目的(1)熟悉板式塔的结构及精馏流程;(2)理论联系实际,掌握精馏塔的操作;(3)学会精馏塔塔效率的测定方法。
二、基本原理1.二元精馏过程的质量指标和操作变量精馏塔的进料通常是前一工序或另一精馏塔的出料,为简化讨论,认为它稳定不变。
二元精馏过程的质量指标是塔顶塔釜的轻组分含量d x 和w x 。
主要操作变量是塔顶采出率D 和塔釜加热量Qh 。
2.维持连续精馏过程稳定操作的条件(1)根据进料量及组成、产品的分离要求,严格维持物料平衡。
1)总物料平衡:塔的总进料量应恒等于总出料量。
即F = D + W当进料量大于出料量时,会引起淹塔;相反,出料量大于进料量时,会引起塔釜干料,最终都将破坏精馏塔的正常操作。
2)各组分的物料平衡:在满足总物料平衡的情况下,应同时满足轻组分物料平衡。
即w d f WxDx Fx +=由上述二式可知:为获得合格产品,必须保证一定的塔顶、塔釜采出率: w d w f x x x x F D --=和F D FW -=1 实际操作中,塔釜采出率W 一般是根据塔釜液位的高低来操作,而塔顶采出率D 的大小则直接影响着质量指标。
(2)精馏塔应有足够的分离能力。
在塔板数一定的情况下,正常的精馏操作要有足够的回流比,才能保证一定的分离效果,得到合格的产品。
而回流比的大小是由塔内热量衡算所决定,其中,塔釜加热量Qh 是个十分重要的操作变量。
(3)精馏塔操作时,塔内应有正常的气液负荷量,避免发生以下不正常的操作状况:1)严重的液沫夹带现象上升气流将塔板上的液体的一部分带至上层塔板,这种现象称为液沫夹带。
液沫夹带是一种与液体主流方向相反的流动,属返混现象,将使板效率降低。
液流量一定时,气速过大将引起大量的液沫夹带,严重时还会发生夹带液泛,破坏塔的正常操作。
2)严重的漏液现象精馏塔内,液体与气体在塔板上应进行错流接触,但是当气速较小时,部分液体会从塔板开孔处直接漏下。
板式精馆塔的操作与塔效率的测定
一、实验目的
(1)熟悉板式塔的结构及精懈流程;
(2)理论联系实际,掌握精镭塔的操作;
(3)学会精镭塔塔效率的测定方法。
二、基本原理
1.二元精馅过程的质量指标和操作变量
精懈塔的进料通常是前一工序或另一精镭塔的出料,为简化讨论,认为它稳定不变。
二元精懈过程的质量指标是塔顶塔釜的轻组分含量和。
主要操作变量是塔顶采出率D和塔釜加热量Qh。
2.维持连续精馅过程稳定操作的条件
(1)根据进料量及组成、产品的分离要求,严格维持物料平衡。
1)总物料平衡:塔的总进料量应恒等于总出料量。
即
F = D + W
当进料量大于出料量时,会引起淹塔;相反,出料量大于进料量时,会引起塔釜干料,最终都将破坏精镭塔的正常操作。
2)各组分的物料平衡:在满足总物料平衡的情况
下,应同时满足轻组分物料平衡。
即
由上述二式可知:为获得合格产品,必须保证一定的塔顶、塔釜采出率:和
实际操作中,塔釜采出率W—般是根据塔釜液位的高低来操
作,而塔顶采岀率D的大小则直接影响着质量指标。
(2)精镭塔应有足够的分离能力。
在塔板数一定的情况下,正常的精懈操作要有足够的回流比,才能保证一定的分离效果,得到合格的产品。
而回流比的大小是由塔内热量衡算所决定,其中,塔釜加热量Qh是个十分重要的操作变量。
(3)精镭塔操作时,塔内应有正常的气液负荷量,避免发生以下不正常的操作状况:
1)严重的液沫夹带现象
上升气流将塔板上的液体的一部分带至上层塔板,这种现象称为液沫夹带。
液沫夹带是一种与液体主流方向相反的流动,属返混现象,将使板效率降低。
液流量一定时,气速过大将引起大量的液沫夹带,严重时还会发生夹带液泛,破坏塔的正常操作。
2)严重的漏液现象
精锚塔内,液体与气体在塔板上应进行错流接触,
但是当气速较小时,部分液体会从塔板开孔处直接漏下。
这种液漏现象使气、液两相不能充分接触。
严重的液漏将使塔板上不能持液而无法正常操作。
3)溢流液泛
因受降液管通过能力的限制而引起的液泛称溢流液泛。
结构一定的精镭塔,随着汽液负荷的增大,或塔内某塔板的降液管有堵塞现象时,降液管内清液高度将不断增加,当降液管内液而升至溢流堰板上缘时,降液管内的液体流量为其极限通过能力,若液体流量超过此极限值后,板上开始积液,引起溢流液泛,最终会使全塔充满液体,破坏塔的正常操作。
3.如何判断塔内稳定操作的条件是否满足
(1)灵敏板温度
对于物料不平衡和分离能力不够所造成的产品不合格现象,早期可通过灵敏板温度的变化得到预测,及时采取相应的措施以保证产品的合格。
图a是物料不平衡时(采出率太大)时,全塔温度2分布的变化情况。
图b 是分离能力不够时(回流比减小)时,全塔温度分布的变化情况。
比较图8和图b可以看出,采出率太大或回流比太小时,灵敏板的温度均上升,但前者温度的上升是突跃式的,而后者则是缓慢式的;同时,前者塔顶和塔釜的质量指标中有一个是合格的,而后者则两个质量指标都不合格。
据此特点可判别造成产品不合格的原因,并作相应的调整。
a.时
b.回流比减小时
(2)塔釜压强
塔釜压强集中反映了塔内压力和气液负荷的情况。
对常压塔而言,则反映了
塔内气液负荷的情况,主要是塔板上的持液情况和上升蒸汽通过塔板的流动阻力。
当塔釜压强明显低于正常范围时,塔内可能出现了“漏液”;而当塔釜压强明显高于正常范围时,塔内可能出现了“严重液沫夹带”或“溢流液泛”。
4.几种典型不正常现象的处理方法
(1)由于物料不平衡而引起的不正常现象及调节方法在操作
过程中,要求维持总物料平衡是比较容易的,B|JF = D+Wo
但要求在组分的物料平衡条件下操作则比较困难,有时过程
往往处于不平衡的条件,即:以为例,在此情况下操作,显
而易见,随着过程的进行, 塔内轻组分大量流失,而重组分
则逐步积累,使操作过程日趋恶化。
其外观表现是:塔釜温
度合格而塔顶温度逐渐升高,塔顶产品不合格而塔釜产品合
格。
造成的原因有:a)塔顶采出率D过大;b)进料量或进
料中轻组分含量下降。
处理方法为:若因塔顶产品采出比例
不当造成此现象时,可采用不变塔釜加热蒸量,减小塔顶采
出,加大塔釜出料和进料量,使过程在下操作一段时间,以
补充塔内的轻组分量。
待塔顶温度逐步下降至规定值时,再
调节操作参数使过程在下操作。
如系进料组成变化,但变化
不大而造成此现象时,调节方法同上;若组成变化较大时,
则需要调节进料的位置,甚至改变回流量。
(2)由于分离能力不够引起产品不合格的现象及调节方法
分离能力不够引起产品不合格,其表现为塔顶温度升高,塔
釜温度降低,塔顶、塔底产品都不符合要求。
采取的措施:
一般可通过加大回流比来调节。
但必须注意,若在塔的进料
量及其组成不变、同时又规定了塔顶、塔底产品的质量要
求,则根据物料衡算,塔顶和塔底产品的量
亦己确定。
因此,增加回流比并不意味着产品采出率D 的减少,加大回流比的措施只能是增加上升蒸汽量即增加塔釜加热速率,同时也增加了塔顶的冷凝量。
这是以能耗为代价的。
此外须注意,随着回流比的增大,塔内上升蒸汽量有可能超过塔内允许的汽液负荷范围,容易发生严重的液沫夹带或其他不正常现象。
因此,不能盲目地增加回流比。
5.塔效率
对板式精懈塔,一般以板效率来概括塔板上汽液接触的状况和各种非理想流动对精镭过程的影响。
塔板效率的定义有:点效率、默佛里板效率和全塔效率。
全塔效率是板式塔分离性能的综合度量,它不仅与影响点效率、板效率的各种因素有关,而且还把板效率随组成等的变化也包括在内。
因此,全塔效率综合了塔板结构、物理性质、操作变量等诸因素对塔分离能力的影响。
对于一个新物系,一般需由实验来测定。
全塔效率的定义为:
五、实验操作原则
(1)预先配制(或检查)塔釜内和料液槽内的水-酒
精溶液的组成。
一般塔釜内溶液组成,约为5% (v), 并达到预定的液位高度(太低可能使加热棒干烧,太高将影响釜液的沸腾空间)。
料液槽内的组成一般为
15-20% (v) o
(2)先开启塔顶冷凝器的冷却水阀,并检查塔顶冷凝器上的通大气阀是否打
开。
再开启塔釜电加热器,当釜液预热至沸腾后要注意控制加热量。
(3)进行全回流操作,建立板上稳定汽液两相接触。
取样分析和。
(4)部分回流操作前,要预先选择好加料口。
操作中要控制好物料平衡和适
当的加热量,随时注意塔釜压强,灵敏板温度等检测参数的变化,通过调节操作变量获得合格的质量指标。
(5)塔釜样品的分析是用酒精比重计,其单位是体积百分数;塔顶样品的分
析是用色谱仪,其单位是质量百分数;在数据处理时都要换算为摩尔百分数。