精馏实验数据处理

1 实验七 精馏塔塔板效率测定实验

一、实验目的

1、熟悉精馏单元操作过程的设备与流程；

2、了解板式塔结构与流体力学性能；

3、掌握精馏塔的操作方法与原理；

4、学习精馏塔效率的测定方法。

二、实验原理

蒸馏原理是利用混合物中组分间挥发度的不同来分离组分，经多次平衡分离的蒸馏过程称为精馏。常见的精馏单元过程由精馏塔、冷凝器、再沸器、加料系统、回流系统、产品贮槽、料液贮槽及测量仪表等组成。精馏塔本身又分为板式精馏塔和填料精馏塔，本产品为板式精馏塔。可进行连续或间歇精馏操作，回流比可任意调节，也可以进行全回流操作。

在板式精馏塔中，混合液的蒸气逐板上升，在塔顶冷凝后回流液逐板下降。气液两相在塔板上接触实现热质传递，从而达到分离的目的。如果在每层塔板上，下降液体与上升蒸气处于平衡状态，则该塔板称为理论板。然而在实际操作的精馏塔中，由于气液两相在塔板上接触的时间有限，气液两相不可能完全达到平衡，亦即实际塔板的分离效果达不到理论板的作用，因此精馏塔所需要的实际板数总是比理论板数要多。

对于二元物系，如已知其气液平衡数据，则根据精馏塔的原料液组成、进料热状况、操作回流比及塔顶馏出液组成、塔底釜液组成，即可以求出该塔的理论板数Nt。

1、精馏塔的正常与稳定操作

精馏塔从开车到正常稳定操作是一个从不稳定到稳定、不正常到正常的渐进过程。因为刚开车时，塔板上均没有液体，蒸汽可直接穿过干板到达冷凝器，被冷凝成液体后再返回塔内第一块塔板，并与上升的蒸汽接触；而后，逐板溢流至塔釜。首先返回塔釜的液体经过的塔板数最多，达到的气液平衡次数也最多，所以其轻组分的含量必然最高；而第一块塔板上的液体轻组分含量反而会比它下面的塔板上的液体轻组分含量低一些，这就是“逆行分馏”现象。从“逆行分馏”到正常精馏，需要较长的转换时间。对

2 实验室的精馏装臵，这一转换时间至少需30分钟以上。而对于实际生产装臵，转换时间有可能超过2小时。所以精馏塔从开车到稳定、正常操作的时间也必须保证在30 分钟以上。判断精馏塔是否已经进入正常、稳定操作状态，还必须经过采样分析才知道。如果在同一采样点连续两次采样分析（间隔10分钟）结果相差不超过1％，则可认为已进入正常、稳定操作状态。

共沸精馏实验数据处理参考

1. 全塔物料衡算和三元共沸物的组成

表1 实验数据记录表

物相名称 质量/g 物质 峰面积 质量矫正因子 质量分数 质量/g

富水相 9.85 水 232583 0.686 0.2631 2.59

乙醇 326548 1.00 0.5386 5.30

苯 103638 1.16 0.1983 1.95

富苯相 33.67 水 30057 0.686 0.0310 1.05

乙醇 134812 1.00 0.2030 6.83

苯 438606 1.16 0.7660 25.79

塔釜 67.13 水 5617 0.686 0.0062 0.41

乙醇 583313 1.00 0.9358 62.82

苯 31170 1.16 0.0580 3.89

原料乙醇 80.00 水 45955 0.686 0.0462 3.70

乙醇 650367 1.00 0.9538 76.30

80.00 水 40087

0.686 0.0463 3.71

乙醇

565845 1.00 0.9537 76.29

原料苯 35.00 苯 558934 1.16 1.0000

35.00

以原料乙醇的质量分数举例：

水的质量分数

1459550.6860.0462459550.6866503671w

对全塔进行物料衡算

原料乙醇中乙醇的质量：

0.95380.953728076.302w 同理可得：

富水相中乙醇的质量：5.30g

富苯相中乙醇的质量：6.83g

塔釜中乙醇的质量：62.82g

塔内残余的乙醇的质量为：76.30-5.30-6.83-62.82=1.34g

同理可得塔内残余的水和苯的质量：

塔内残余的水的质量为：-0.35g

塔内残余的苯的质量为：3.36g

塔内总持液量为：80.00+35.00-9.85-33.67-67.13=4.35g

筛板精馏实验数据记录和处理 （一） 原始数据记录

全回流数据记录

折光率 温度 摩尔分数

原料 1.367 34.2 0.497

塔釜 1.365 78.6 0.599

塔顶 1.357 82.7 0.9064

部分回流数据记录

折光率 温度 摩尔分数

塔釜 1.356 79.5 0.908

塔顶 1.367 82.7 0.497

（二）数据处理

(1)全回流

塔顶样品折光指数n

D＝1.35→摩尔分率 x

D=0.9064

塔釜样品折光指数n

D＝1.365→摩尔分率x

w=0.599

进料样品折光指数n

D＝1.367→摩尔分率x

w=0.497

在平衡线和操作线之间图解理论板 全塔效率η%100

Pt

NN

(2)部分回流（R=4）

塔顶样品折光指数n

D＝1.367

塔釜样品折光指数n

D＝1.356

进料样品折光指数n

D＝1.367

计算得摩尔浓度：X

D＝0.497 ；X

w＝0.908；X

f＝0.497

进料温度t

f＝34.2℃；在X

f＝0.497下泡点温度85.62℃

精馏段方程：

1816.08.0

11



x

Rx

x

RR

yD

进料热状况q：

根据xF在t—x（y）相图中可分别查出露点温度t

V=89.38℃；和泡点温度

t

L=85.62℃。

在xF=0.497组成、露点tV=89.38℃下，饱和蒸汽的焓；

乙醇和正丙醇在定性温度t=(t

V+0)/2=89.38/2=44.69℃下的比热

C

PA=2.51KJ/Kmol·K；C

PB=2.54KJ/Kmol·K

乙醇和正丙醇在露点温度t

V下的汽化潜热

r

A= 815.79kJ／kg；r

B= 708.20kJ／kg

在x

F=0.497组成、泡点t

L=85.62℃下，饱和液体的焓；

C

PA、C

PB：乙醇和正丙醇在定性温度t=(t

L+0)/2=85.62/2=42.8℃下的比热

C

PA=2.58KJ/Kmol·K；C

PB=2.52KJ/Kmol·K

在x

精馏实验数据记录及数据处理结果

一、引言

精馏是一种常用的分离技术，可以根据物质的沸点差异来实现物质的分离和纯化。本文旨在记录和分析一次精馏实验的数据以及处理结果。

二、实验记录

1. 实验目的：利用精馏技术将混合液中的组分A和组分B进行分离。

2. 实验装置：精馏设备包括加热器、冷凝器、分馏柱和收集瓶等。

3. 实验步骤：

a. 将混合液倒入精馏瓶中，并加入适量的稳定剂。

b. 将精馏瓶连接到精馏设备上，并将冷凝器与冷水源连接。

c. 开始加热，使混合液沸腾并产生蒸汽。

d. 蒸汽经过分馏柱后，在冷凝器中冷却并凝结成液体，收集于收集瓶中。

4. 数据记录：

- 初始沸点：100°C

- 组分A的沸点：80°C

- 组分B的沸点：120°C

- 收集瓶中收集到的液体体积：50 mL

三、数据处理结果 1. 确定组分A和组分B的分离程度：

通过记录初始沸点和收集瓶中液体的体积，可以计算出组分A和组分B的分离程度。假设收集瓶中只含有组分A，根据物质的摩尔质量和体积可以计算出组分A的摩尔数。同样地，假设收集瓶中只含有组分B，可以计算出组分B的摩尔数。通过比较两者的摩尔数，可以得出分离程度的高低。

2. 计算回收率：

回收率是衡量实验结果的一个重要指标。通过记录收集瓶中液体的体积，可以计算出实验过程中组分A和组分B的回收率。回收率的计算公式为：回收率 = 收集瓶中液体的摩尔数 / 初始混合液的摩尔数 × 100%。

3. 分析分离效果：

根据实验数据，可以分析实验的分离效果如何。如果组分A和组分B的摩尔数接近于初始混合液中各组分的摩尔数，说明分离效果较好。如果摩尔数有较大差异，说明分离效果较差。

4. 讨论实验误差：

在实验过程中，可能会存在一些误差，导致实验结果与理论值存在偏差。例如，可能由于设备的不完善或操作的不精确，导致实际的沸点和分离效果与理论值有所不同。因此，需要对实验误差进行分析和讨论，以提高实验结果的准确性和可靠性。