精馏塔操作和全塔效率的测定
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精馏塔的操作与全塔效率的测定实验报告下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
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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。
试验十二精馏塔的操作与塔效率的测定一、试验目的1.了解填料塔各局部的构造及精馏过程2.生疏填料塔的操作方法3.学会测定精馏塔的总板效率和单板效率二、试验原理〔一〕维持稳定的精馏过程连续操作的条件;〔二〕依据进料量及组成、产品的分别要求,严格维持物料平衡。
1)总物料平衡---在精馏塔操作时,物料的总进料量应当等于总出料量,即:F =W +D当总物料量不平衡时,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条件下,应同时满足下式Fx =Dx +WxFi Di Wix , xD wi肯定的状况下,应严格保证馏出液 D 和釜液 W 的采出率为:D x -x W D= F W , F x -xd W F=1 -F假设塔顶采出率 D/F 过大,即使精馏塔有足够的分别力量,在塔顶仍不能获得规定的合格产品。
〔三〕精馏塔应当有足够的分别力量。
在塔板数肯定的状况下,正常的精馏操作过程要有足够的回流比,才能保证肯定的分别效果,才能获得合格的产品。
一般应跟据设计的回流比严格掌握回流量,回流量=RD.〔四〕应有正常的气液负荷量,避开发生以下不正常操作。
(1)填料塔操作时,液体自塔上部进入,均匀喷洒在截面上,在填料层内液体沿填料外表呈膜状流下,气体自塔下部进入,通过填料缝隙中的自由空间从塔上部排出,气液两相在填料内进展逆流接触,填料上液膜外表为气液两相的主要传质外表,液体能否成膜与填料外表的润湿有关,因此正确选择填料与填料的外表处理有关。
(2) 填料塔在低气速下操作,气速造成的阻力较小,液膜厚度与气体流量关系不大,此时液相为分散相,气体为连续相。
随气速增加,液膜增厚,塔内自由面积削减,塔压降加大。
当气液流量到达某肯定值时,气液两相交互作用猛烈,会消灭液泛现象;塔内滞液量增加,液相转为连续相,气相转化为分散相,以气液形式穿过液层,此时液体返混和气体的液沫夹带现象严峻,传质效果极差,因此填料塔的操作肯定要掌握在某一气液比范围内。
一、教学目标1. 让学生了解板式精馏塔的基本原理和结构。
2. 使学生掌握板式精馏塔的操作方法。
3. 培养学生测定板式精馏塔总塔效率的能力。
4. 培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 板式精馏塔的基本原理和结构。
2. 板式精馏塔的操作方法。
3. 板式精馏塔总塔效率的测定方法。
三、教学重点与难点1. 教学重点:板式精馏塔的基本原理、结构、操作方法和总塔效率的测定方法。
2. 教学难点:板式精馏塔的操作方法和总塔效率的测定方法。
四、教学方法1. 采用讲授法,讲解板式精馏塔的基本原理、结构、操作方法和总塔效率的测定方法。
2. 采用演示法,展示板式精馏塔的操作过程和测定总塔效率的实验方法。
3. 采用练习法,让学生通过练习掌握板式精馏塔的操作方法和总塔效率的测定方法。
五、教学准备1. 板式精馏塔的模型或图片。
2. 板式精馏塔操作视频或动画。
4. 教学课件或教案。
【导入】教师通过引入实际案例,如化工、制药等行业中的应用,引发学生对板式精馏塔的兴趣,进而导入本节课的教学内容。
【讲解】1. 板式精馏塔的基本原理和结构。
2. 板式精馏塔的操作方法。
3. 板式精馏塔总塔效率的测定方法。
【演示】1. 展示板式精馏塔的操作过程。
2. 展示板式精馏塔总塔效率测定实验。
【练习】1. 学生分组进行板式精馏塔操作练习。
2. 学生自行测定板式精馏塔的总塔效率。
【总结】教师对本节课的内容进行总结,强调板式精馏塔的操作方法和总塔效率的测定方法。
【作业】布置相关练习题,巩固所学知识。
六、板式精馏塔的操作注意事项1. 教学目标让学生了解板式精馏塔操作过程中需要注意的事项,提高操作安全性和效率。
2. 教学内容板式精馏塔操作过程中的安全注意事项、操作步骤和参数调节。
3. 教学重点与难点板式精馏塔操作过程中的安全注意事项和操作步骤。
4. 教学方法采用讲授法,讲解板式精馏塔操作过程中的安全注意事项、操作步骤和参数调节。
5. 教学准备板式精馏塔操作安全指南、操作步骤和参数调节的相关资料。
精馏塔操作和全塔效率的测定(总6页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除实验四精馏塔操作和全塔效率的测定一、实验目的⒈ 充分利用计算机采集和控制系统具有的快速、大容量和实时处理的特点,进行精馏过程多实验方案的设计,并进行实验验证,得出实验结论。
以掌握实验研究的方法。
⒉ 学会识别精馏塔内出现的几种操作状态,并分析这些操作状态对塔性能的影响。
⒊ 学习精馏塔性能参数的测量方法,并掌握其影响因素。
⒋ 测定精馏过程的动态特性,提高学生对精馏过程的认识。
二、实验内容本实验为设计型实验,学生应在教师的协助下,独立设计出完整的实验方案,并自主实施。
必须进行的实验内容为1~3,可供选做的实验内容为4~7,最少从中选做一个。
⒈研究开车过程中,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。
⒉测定精馏塔在全回流、稳定操作条件下,塔体内温度沿塔高的分布。
⒊测定精馏塔在全回流和某一回流比连续精馏时,稳定操作后的全塔理论塔板数、总板效率和塔体内温度沿塔高的分布。
⒋在部分回流、稳定操作条件下,测定塔体内温度沿塔高的分布和塔顶浓度随回流比的变化情况。
⒌在部分回流、稳定操作条件下,测定塔体内温度沿塔高的分布和塔顶浓度随进料流量的变化情况。
⒍在部分回流、稳定操作条件下,测定塔体内温度沿塔高的分布和塔顶浓度随进料组成的变化情况。
⒎在部分回流、稳定操作条件下,测定塔体内温度沿塔高的分布和塔顶浓度随进料热状态的变化情况。
三、实验原理对于二元物系,如已知其汽液平衡数据,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,塔底釜液组成可以求出该塔的理论板数N T。
按照式(4-1)可以得到总板效率E T,其中N P为实际塔板数。
%100⨯=PTT N N E (4-1)部分回流时,进料热状况参数的计算式为mmF BP pm r r t t C q +-=)( (4-2)式中:t F ——进料温度,℃。
筛板塔精馏操作及效率测定一、实验目的1. 了解板式塔的结构和流程,并掌握其操作方法;2. 测定筛板塔在全回流和部分回流时的全塔效率。
二、实验材料和装置精馏塔装置由塔釜、塔体、全凝器、加料系统、回流系统、贮槽(原料、产品、釜液)以及测量、控制仪表等组成。
装置流程见手绘图。
装置规格介绍:筛板精馏塔内径68mm,共7块塔板,其中精馏段5块,提馏段2块;精馏段塔板间距150mm,提馏段塔板间距180mm;筛孔孔径1.5m,正三角形排列,孔间距4.5mm,开孔数104个。
装置采用电加热,塔釜内有3支额定功率为3kW的螺旋管加热器。
三、实验原理1.在板式精馏塔中,偏离平衡的汽液两相在塔板上进行传质、传热,当离开该板的汽、液两相组成平衡、温度相同时,则此板称为理论板。
实际操作中,由于塔板上的汽、液两相接触时间有限及相间返混等因素影响,使汽、液两相尚未达到平衡即离开塔板。
即一块实际塔板的分离效果达不到一块理论板的作用,因此精馏塔所需的实际板数比理论板数多。
2.全回流操作时的全塔效率ET的测定全塔效率(总板效率)E T×100%E T=N T−1N P式中:N T—为完成一定分离任务所需的理论板数,包括蒸馏釜;N P—为完成一定分离任务所需的实际板数,本装置N P=7块。
在全回流操作中,操作线在x-y图上为对角线。
根据实验中所测定的塔顶组成x D、塔底组成x W(均为摩尔百分数)在操作线和平衡线间作梯级,即可得到理论板数N T。
3. 部分回流时全塔效率E T’的测定3.1 精馏段操作线方程为:y n+1=RR+1x n+x DR+1式中:R—回流比;x D—塔顶产品的组成,摩尔百分数。
实验中回流量由回流转自流量计测量,但由于实验操作中一般作冷液回流,所以实际操作回流量应作如下修正:L=L0[1+C pD(t D−t R)r D]式中;L0—回流转子流量计上的读数值,ml/min;L—实际回流量,ml/min;t D—塔顶液相温度,℃;t R—回流液温度,℃;C pD——塔顶回流液在平均温度(t D+t R2)下的比热,kJ/kg·K;r D——塔顶回流液组成下的汽化潜热,kJ/kg 。
实验四 精馏塔操作和全塔效率的测定
一、实验目的
⒈ 充分利用计算机采集和控制系统具有的快速、大容量和实时处理的特点,进行精馏过程多实验方案的设计,并进行实验验证,得出实验结论。
以掌握实验研究的方法。
⒉ 学会识别精馏塔内出现的几种操作状态,并分析这些操作状态对塔性能的影响。
⒊ 学习精馏塔性能参数的测量方法,并掌握其影响因素。
⒋ 测定精馏过程的动态特性,提高学生对精馏过程的认识。
二、实验内容
自主实施。
必须进行的实验内容为1~3做一个。
⒈ 况。
⒉ ⒊
进料组成的变化情况。
⒎ 在部分回流、稳定操作条件下,测定塔体内温度沿塔高的分布和塔顶浓度随进料热状态的变化情况。
三、实验原理
对于二元物系,如已知其汽液平衡数据,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,塔底釜液组成可以求出该塔的理论板数N T 。
按照式(4-1)可以得到总板效率E T ,其中N P 为实际塔板数。
%100⨯=
P
T
T N N E (4-1)
部分回流时,进料热状况参数的计算式为
m
m
F BP pm r r t t C q +-=
)( (4-2)
式中:
t F ——进料温度,℃。
t BP ——进料的泡点温度,℃。
C pm ——进料液体在平均温度(t F + t P )/2下的比热,kJ/(kmol .℃)。
r m ——进料液体在其组成和泡点温度下的汽化潜热,kJ/kmol 。
C pm =C p1M 1x 1+C p2M 2x 2,kJ/(kmol .℃) (4-3) r m =r 1M 1x 1+r 2M 2x 2,kJ/kmol (4-4)
式中:
C p1,C p2——分别为纯组份1和组份2
r 1,r 2——分别为纯组份1和组份2M 1,M 2——分别为纯组份1和组份2的质量,x 1,x 2——
实验室共有8塔板直径:;开孔率:6.6%;塔板数:2;进料泵
800W 。
41.21=
V (4-5)
;r —转速,转/分
质量浓度与折光指数的关系(30℃):D n w 61.4284.58-= (4-6) 式中:w —质量分率;D n —折光指数
可供实验的物系:乙醇/正丙醇。
五、实验步骤举例
以测定乙醇/正丙醇二元物系精馏分离过程全回流条件下全塔效率为例。
⒈ 实验前准备工作
将阿贝折光仪配套的超级恒温水浴调整运行到所需的温度(30℃),并记下这个温度。
配制一定浓度的乙醇/正丙醇混合液,然后加到进料槽中。
在精馏塔釜中加入其容积2/3的乙醇/正丙醇混合液。
⒉全回流操作
向塔顶冷凝器通入冷却水,接通塔釜加热器电源,设定加热功率进行加热。
当塔釜中液体开始沸腾时,注意观察塔内气液接触状况,当塔顶有液体回流后,适当调整加热功率,使塔内维持正常的操作状态。
进行全回流操作至塔顶温度保持恒定5分钟后,在塔顶和塔釜分别取样,用阿贝折光仪测量样品浓度。
阿贝折光仪的使用方法见本实验附录。
⒊实验结束后,停止加热,待塔釜温度冷却至室温后,关闭冷却水,一切复原,并打扫实验室卫生,将实验室水电切断后,方能离开实验室。
图4.1 实验装置流程示意图
六、注意事项
⒈本实验过程中,要特别注意安全,严禁干烧加热器,以免发生触电事故。
⒉本实验用计算机不能作为他用,不能删除和添加任何程序,计算机不能带电插拔外设接口。
⒊开车时必须先接通冷却水,方能进行塔釜加热,停车时则反之。
⒋使用阿贝折光仪测浓度时,一定要按给出的质量百分浓度——折光指数关系曲线的要求控制折光仪的测量温度,在读取折光指数时,一定要同时记录其测量温
度。
七、报告内容
⒈画出在全回流条件下,塔顶温度随时间的变化曲线。
⒉画出精馏塔在全回流和部分回流、稳定操作条件下,塔体内温度和浓度沿塔高的分布曲线。
⒊计算出全回流和部分回流条件下的总板效率。
⒋写出选做的实验结果。
⒌回答如下思考题:
⑴在精馏操作过程中,回流温度发生波动,对操作会产生什么影响?
⑵在板式塔中,气体、液体在塔内流动中,可能会出现几种操作现象?
⒊启超级恒温水浴,待恒温后,看阿贝折光仪测量室的温度是否正好等于标定曲线的适用温度。
若否,则应适当调节超级恒温水浴的触点温度计,使阿贝折光仪测量室的温度正好等于标定曲线的适用温度。
⒋用折光仪测定无水乙醇的折光指数,看折光仪的“零点”是否正确。
⒌测定某物质的折光指数的步骤如下:
⑴测量折光指数时,放置待测液体的薄片状空间可称为“样品室”。
测量之前应用镜头纸将样品室的上下磨砂玻璃表面擦拭干净,以免留有其它物质影响测定的精确度。
⑵在样品室关闭且锁紧手柄的挂钩刚好挂上的状态下,用医用注射器将待测的液体从样品室侧面的小孔注入样品室内,然后立即旋转样品室的锁紧手柄,将样品
室锁紧(锁紧即可,但不要用力过大)。
⑶调节样品室下方和竖置大圆盘侧面的反光镜,使两镜筒内的视场明亮。
⑷从目镜中可看到刻度的镜筒叫“读数镜筒”,另一个叫“望远镜筒”。
先估计一下样品的折光指数数值的大概范围,然后转动竖置大圆盘下方侧面的手轮,将刻度调至样品折光指数数值的附近。
⑸转动目镜底部侧面的手轮,使望远镜筒视场中除黑白两色外无其他颜色。
在旋转竖置大圆盘下方侧面的手轮,将视场中黑白分界线调至斜十字线的中心(如附图4-1所示)。
⑹读数镜筒中看到的右列刻度读数则为待测物质的折光指数数值N D(如附图
4-2所示)。
根据读得的折光指数数值N D和样品室的温度,从浓度——折光指数标定曲线查该样品的质量分率。
⒍
擦拭。
附图4.2 附图4.3
(—。