乙醇-水精餾塔實驗

1、乙醇-水精餾塔實驗、實驗?zāi)康? 1了解板式精餾塔的結(jié)構(gòu)和操作。2. 學(xué)習(xí)精餾塔性能參數(shù)的測量方法，并掌握其影響因素二、實驗內(nèi)容：1. 測定精餾塔在全回流條件下，穩(wěn)定操作后的全塔理論塔板數(shù)和總板效率。2. 測定精餾塔在部分回流條件下，穩(wěn)定操作后的全塔理論塔板數(shù)和總板效率三、實驗原理：對于二元物系，如已知其汽液平衡數(shù)據(jù)，則根據(jù)精餾塔的原料液組成，進(jìn)料熱狀況，操作回流比及塔頂餾出液組成，塔底釜液組成可以求出該塔的理論板數(shù)Nt.按照式1可以得到總板效率Et,其中Np為實際塔板數(shù)Et100 %(1)部分回流時，進(jìn)料熱狀況參數(shù)的計算式為C Pm ( t BPtF )rmrm(2)式中： tF 進(jìn)料溫度，c

2、 。tBP 進(jìn)料的泡點(diǎn)溫度，c 。Cpm 進(jìn)料液體在平均溫度(tF+ tp) /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/kmolCpm C P1 M 1 x1CP2M 2 x2 kJ/ (kmol? C) (3)式中：CP1，CP2 分別為純組份1和組份2在平均溫度下的比熱，kJ/(kg? C)。r1,r2 分別為純組份1和組份2在泡點(diǎn)溫度下的汽化潛熱，kJ/kg。M1，M2分別為純組份1和組份2的摩爾質(zhì)量，kJ/kmolormr1 M 1 x1r2 M 2x2kJ/kmolX1,X2分別為純組份1和組份2在進(jìn)料中的摩爾分率四、實驗裝置基本情況

3、 1 實驗設(shè)備流程圖（如圖1所示）：圖1精餾實驗裝置流程圖1-儲料罐；2-進(jìn)料泵；3-放料閥；4-加熱器；5-直接進(jìn)料閥；6-間接進(jìn)料閥；7- 進(jìn)料流量計；8-高位槽；9-玻璃觀察段；10-精餾塔；11-塔釜取樣閥；12-釜液放 空閥；13-塔頂冷凝器；14-回流比流量計；15-塔頂取樣閥；16-塔頂液回收罐；17-放空閥；18-冷卻水流量計；19-塔釜儲料罐；20-塔釜冷凝器；21-第8塊板 進(jìn)料閥；22-第 9塊板進(jìn)料閥；23-第10塊板進(jìn)料閥；24-液位計；25-料液循環(huán) 閥；26-釜?dú)堃撼隽祥y;27-進(jìn)料入口閥；28-指針壓力表2實驗設(shè)備主要技術(shù)參數(shù):精餾塔實驗裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)見表1:表1

4、精餾塔結(jié)構(gòu)參數(shù)名稱直徑（mm）高度(mm)板間距（mm）板數(shù)（塊）板型、孔徑（mm）材質(zhì)塔體76 X10010011篩板不銹鋼塔釜 220 X 2400不銹鋼塔頂冷凝器89 X600不銹鋼塔釜冷凝器57 X300不銹鋼表2乙醇一水t-x-y關(guān)系（以乙醇摩爾分率表示，x-液相，y-氣相）摩爾分?jǐn)?shù)x摩爾分?jǐn)?shù)yt/ C100乙醇沸點(diǎn)：783C ;水沸點(diǎn):100.0C .3 實驗儀器及試劑：（1）實驗物系：乙醇一水（本試驗也可用乙醇-正丙醇物系）；（2）實驗物系純度要求：化學(xué)純或分析純；（3）實驗物系平衡關(guān)系見表2；（4）實驗物系濃度要求：15-25% （乙醇質(zhì)量百分?jǐn)?shù)），濃度分析使用酒精計，酒 精計

5、為體積分?jǐn)?shù)， 通過查酒精體積分?jǐn)?shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、密度對照表可得酒精 的質(zhì)量分?jǐn)?shù) W,通過質(zhì)量分率求出摩爾分率（Xa），公式如下：乙醇分子量M 46;水分子量M b= 18WAMA)1 (Wa)/Mb3實驗設(shè)備面板圖（如圖2所示）：1-第S新遍度任）£-翩決髄廈©3第L0塊板溫度U：塔讎溫度回敘軀g遴料謐度仕加熱電壓m總電源O OO曲斗泵如熱O進(jìn)料加熱圖2精餾設(shè)備儀表面板圖五、實驗方法及步驟：1實驗前檢查準(zhǔn)備工作：配制一定濃度（質(zhì)量濃度20%左右）的乙醇一水混合液（總?cè)萘?5升左右），倒入 儲料罐中。打開進(jìn)料入口閥 27,其余閥門關(guān)閉，啟動進(jìn)料泵 2,打開料液循環(huán) 閥25,使料液

6、混合均勻，混合均勻后將料液循環(huán)閥 25打至半開，將直接進(jìn)料閥 全開，放空閥12全開，進(jìn)行進(jìn)料，一般在塔釜總高 23處。然后關(guān)閉進(jìn)料閥門 和進(jìn)料泵。2.實驗操作: 全回流操作： 打開塔頂冷凝器進(jìn)水閥門，保證冷卻水足量（160L/h即可） 記錄室溫。接通總電源開關(guān)（220V）。 調(diào)節(jié)加熱電壓約為150伏,待塔板上建立液層后再適當(dāng)加大電壓至 170V,使 塔內(nèi)維持正常操作。 當(dāng)各塊塔板上鼓泡均勻后 ,保持加熱釜電壓不變 , 在全回流情況下穩(wěn)定20 分鐘左右。期間要隨時觀察塔內(nèi)傳質(zhì)情況直至操作穩(wěn)定。然后分別在塔頂、 塔釜取樣口用 100ml 量筒同時取樣,通過酒精計分析樣品濃度。(2)部分回流操作：

7、打開間接進(jìn)料閥門和進(jìn)料泵，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子流量計，以(L/h)的流量向塔內(nèi)加料，打開進(jìn)料加熱開關(guān),調(diào)節(jié)到合適的進(jìn)料溫度,用回流比流量計調(diào)節(jié)回流比為R=3，餾出液收集在塔頂液回收罐中。 塔釜產(chǎn)品經(jīng)冷卻后由溢流管流出 ,收集在容器內(nèi)。 待操作穩(wěn)定后 ,觀察塔板上傳質(zhì)狀況 ,記下加熱電壓、塔頂溫度，塔釜壓力等有 關(guān)數(shù)據(jù),整個操作中維持進(jìn)料流量計讀數(shù)不變 ,分別在塔頂、 塔釜和進(jìn)料三處取樣 , 用酒精計其濃度并記錄下進(jìn)塔原料液的溫度。(3)實驗結(jié)束 取好實驗數(shù)據(jù)并檢查無誤后可停止實驗， 此時關(guān)閉進(jìn)料閥門和加熱開關(guān)， 關(guān)閉 回流比流量計閥門。 停止加熱后 10 分鐘再關(guān)閉冷卻水 ,一切復(fù)原。 根據(jù)物系的 t-x

8、-y 關(guān)系,確定部分回流條件下進(jìn)料的泡點(diǎn)溫度，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處 理。六、實驗注意事項：1. 由于實驗所用物系屬易燃物品， 所以實驗中要特別注意安全 ,操作過程中避免灑 落以免發(fā)生危險。2. 本實驗設(shè)備加熱功率由儀表自動調(diào)節(jié)，注意控制加熱升溫要緩慢，以免發(fā)生爆 沸(過冷沸騰 )使釜液從塔頂沖出。若出現(xiàn)此現(xiàn)象應(yīng)立即斷電，重新操作。升溫和 正常操作過程中釜的電功率不能過大。3. 開車時要先接通冷卻水再向塔釜供熱，停車時操作反之。4. 檢測濃度使用酒精計，使用方法見說明書。5. 為便于對全回流和部分回流的實驗結(jié)果 （塔頂產(chǎn)品質(zhì)量）進(jìn)行比較，應(yīng)盡量使兩 組實驗的加熱電壓及所用料液濃度相同或相近。 連續(xù)開出實驗時，應(yīng)將前一次實 驗時留存在塔釜、塔頂、塔底產(chǎn)品接受器內(nèi)的料液倒回原料液儲罐中循環(huán)使用。七、實驗數(shù)據(jù)記錄表4精餾實驗原始數(shù)據(jù)實際塔板數(shù)：11實驗物系：乙醇-水全回流：R = 8,部分回流：R =3進(jìn)料量：4 l/h塔釜壓力=kPa進(jìn)料溫度：60 C塔頂組成塔釜組成塔頂組成塔釜組成進(jìn)料組成體積分?jǐn)?shù)附錄 酒精體積分?jǐn)?shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、密度對照表體積分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)體積分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)體積分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)006734168352693637037471385723967340774418754297643107