試驗九透明膜精餾塔的操作與塔效率的測定

1、實驗八 透明膜精餾塔的操作與塔效率的測定實驗八 透明膜精餾塔的操作與塔效率的測定一、實驗?zāi)康模?、了解精餾塔系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和操作方法。2、學(xué)會識別精餾塔內(nèi)出現(xiàn)的幾種操作狀態(tài)，并分析這些操作狀態(tài)對塔 性能的影響。3、學(xué)習(xí)精餾塔性能參數(shù)的測量方法。二、實驗內(nèi)容：1、觀察冷模塔內(nèi)各種正常和不正常的操作狀況。2、在全回流的實驗條件下，測定塔的總板效率。3、在一定回流比的實驗條件下，測定塔的總板效率。三、實驗原理：對于二元物系，如已知其氣液平衡數(shù)據(jù)，則根據(jù)精餾塔的原料液組成，進(jìn)料熱狀態(tài)，操作回流比及塔頂餾出液的組成，塔底釜液組成可以求的該塔的理論板層數(shù) Nt）那么，板式塔的總板效率 Et（又稱全塔效率），是

2、指達(dá)到指 定分離效果所需理論板層數(shù) Nt與實際板層數(shù)N p的比值。(1)ET =吐 100%Np精餾塔理論板數(shù)的確定在本實驗中采用圖解法中的直角梯級法。該法 是在直角坐標(biāo)紙上給出待分離的雙組分混合物的Y X平衡曲線，并作出對角法，然后再作出精餾段的操作線和提餾段的操作線，最后在操作線和平衡線之間作直角梯級，每一個直角梯級代表一個理論板。精餾塔精餾段的操作線方程為,XdR 1R代表回流比，Xd代表塔頂餾出液組成。在全回流條件下，R=則操作線方程變?yōu)閅=X（3）精餾塔提餾段的操作線由精餾塔q線方程（或稱進(jìn)料方程）來確定。其q線方程為：Y X-q -1 q -1Xf代表進(jìn)料液組成q的計算式可寫成q代

3、表進(jìn)料熱狀況參數(shù)，當(dāng)進(jìn)料為冷液體時,Cpm (tBP - tF)rmq 二(5)rm式中，tF-進(jìn)料溫度Ct-進(jìn)料的泡點(diǎn)溫度cCpm-進(jìn)料液體在平均溫度(tF十tBP)/2下的比熱，KJ/(Kmol C )Rm-進(jìn)料液體在其組成和泡點(diǎn)溫度下的汽化潛熱KJ/Kmolpm= Cp1M1X1Cp2M2X2化工原理實驗指導(dǎo)136rm = nM 1 Xr r2 M 2 X 2式中：CP1、CP2分別為純組分1和純組分2在平均溫度(tF十tBP)/2下的比熱,KJ/(Kg C )ri、2分別為純組分1和純組分2在泡點(diǎn)溫度下的汽化潛熱，KJ/kgMi、M2分別為純組分1和純組分2的kmol質(zhì)量，kg/Kmo

4、lXi、X2 分別為組分1和組分2在 進(jìn)料中的mol分率。四、實驗裝置及物料1、透明膜精餾實驗流程示意圖取樣口 冷凝器-H2、設(shè)備結(jié)構(gòu)及尺寸1）主體設(shè)備：再沸器和塔體是由透明膜加熱管制成，塔體直徑中50X2mm，高度800mm，板間距64mm，板數(shù)7塊，篩板型孔徑 1.6mn, 降液管 8XI.5圓形管，塔釜直徑 100X2，高度300m，不銹鋼制，塔頂 冷凝器直徑 70X2,高度300mm，玻璃制。2）設(shè)備操作參數(shù)（僅供參考）序 號名稱數(shù)據(jù)范 圍說明1塔釜加熱電壓（V）90110用調(diào)壓器調(diào)壓，指示的功 率約為實際功率的1/22/3電流（A）3.03.52塔身保溫電壓（V）40 左右電流（A）

5、0.20.43回流比R全回流OOR值可以任意調(diào)節(jié)部分回流44塔頂溫度（c）78 825操作穩(wěn)定時間（min）25 30正常操作穩(wěn)定時間各操作 參數(shù)值維持不變3、物系是乙醇一正丙醇（要求化學(xué)或分析純）乙醇-正丙醇與溫度的txy關(guān)系t c97.93.92.91.88.86.84.84.86.80.78.6085666032259813065938X00.10.10.20.30.40.50.60.60.81.0268810586146006344Y0：0.2：0.3：0.30.50.60.710.70.70.91.040184950501609914（均以乙醇摩爾分率表示，X-液相，Y-氣相）料液濃

6、度：15-25%（乙醇質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）其濃度分析用阿貝折光儀，其折光指數(shù)與溶液濃度的關(guān)系見下表，見下頁。對30C下質(zhì)量分率與析光計讀數(shù)之間關(guān)系也可按下列回歸式計算：W=58.844116 一 42.61325nD其中W為乙醇的質(zhì)量分率，nD為析光計讀數(shù)（折光指數(shù)）由質(zhì)量分率求 摩爾分率（Xa）：XaWA/MAW (1 -Wa)M a Mb其中，乙醇分子量Ma=46，正丙醇分子量 Mb=60乙醇 質(zhì)量 濃度00.050520.099850.19740.295 00.39770.49700.599025 c1.3821.3811.3791.3771.3751.3731.3701.36807570005

7、30 cp.380M.3791.3781.3751.3751.3711.3691.3668964952035 c1.3791.3771.3761.3741.3711.3691.3671.36500520920濃度：0.644：0.7100.7980.8440.9060.950 :1.000（51 1324925 c1.3661.3651.3641.3621.3611.3601.358780886930 cpl.3651.3641.3621.3601.3591.3581.357700734435 c1.3631.3621.3601.3591.3571.3651.355400033115-25%（

8、乙醇質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）其濃度分析用阿貝折光儀，其折光指數(shù)與溶液濃度的關(guān)系表五、實驗操作及方法：1、實驗前準(zhǔn)備工作，1）將阿貝析光儀配套的超級恒溫水浴調(diào)整。運(yùn)行到所需要的溫度（30 c）,并記錄。2）配制一定濃度的乙醇一一正丙醇混合液，倒入高位瓶。1 13）打開進(jìn)料轉(zhuǎn)子流量計閥門，向再沸器加料到汽液分離器的 咼32度（或向精餾釜加料到指定的高度）為止。2、全回流操作，向塔頂冷凝器通入冷卻水，接通加熱電源對再沸器進(jìn)行緩慢加熱（每15分鐘開壓30 一 40V），等再沸器內(nèi)液體開始沸騰時塔體保溫電路接通，（保溫電壓以壁面剛好不出現(xiàn)凝液為宜，整個過程申保溫電壓保持不變），再緩慢地提高再沸器的加熱電壓，注意觀察

9、塔內(nèi)氣液接觸狀況，當(dāng)塔內(nèi)出現(xiàn)液泛現(xiàn)象時，適當(dāng)?shù)亟档驮俜衅鞯募訜犭妷菏顾?nèi)維持正常操作狀態(tài)。當(dāng)操作穩(wěn)定時（塔頂溫度保持恒定）。記錄加熱電壓，塔頂溫度等數(shù)據(jù)，并用注射器分 別在塔頂、塔底同時取樣，并用阿貝析光儀測量樣品濃度，測定全回流下X D、X W3、部分回流操作向塔底冷卻器通入冷卻水、調(diào)節(jié)進(jìn)料轉(zhuǎn)子流量計閥，以2 一 3L/h的流量向塔內(nèi)加料，用回流比控制調(diào)節(jié)回流比為4,用塔頂產(chǎn)品接收器收集餾出液。塔釜產(chǎn)品由溢流管到中間貯液罐，然后經(jīng)過冷卻器，自動出料管出料， 實驗中利用這自由溢流裝置維持再沸器液面高度穩(wěn)定，以達(dá)到物料平衡，待操作達(dá)到穩(wěn)定后，記錄加熱電壓，塔頂溫度等有關(guān)數(shù)據(jù)，并分別在塔頂、塔 底、進(jìn)料同時取樣測定，測定部分回流下，Xd、Xw、X,f，記錄原料溫度。4、實驗結(jié)束后停止加熱，進(jìn)料，關(guān)閉冷卻水，一切復(fù)原。六、注意事項：1、本實驗過程中，要特別注意安全，嚴(yán)禁直接接觸透明膜加熱管，以 免發(fā)生觸電事故。2 、小型玻璃塔實驗設(shè)備全部由玻璃制成，在加熱時應(yīng)注意加熱不要過快，以免玻璃發(fā)生炸裂。3 、開車時應(yīng)先供冷凝器的冷卻水，再向塔釜加熱，停車時則反之。七、報告內(nèi)容：1 、計算全回流條件下的總板效率。2 、計算回流比等于4的實驗條件下的總板效率。3 、利用本實驗的數(shù)據(jù)，討論回流比對精餾塔頂產(chǎn)品的質(zhì)量的影響。八、思考題：1 、總板效率和單板效率會不會超過100 % ?為什么？2 、