九透明膜精餾塔的操作與塔效率的測(cè)定

1、實(shí)驗(yàn)八透明膜精餾塔的操作與塔效率的測(cè)定實(shí)驗(yàn)八透明膜精餾塔的操作與塔效率的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解精餾塔系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和操作方法。2、學(xué)會(huì)識(shí)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(duì)塔性能的影響。3、學(xué)習(xí)精餾塔性能參數(shù)的測(cè)量方法。二、實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)條件下，測(cè)定塔的總板效率。3、在一定回流比的實(shí)驗(yàn)條件下，測(cè)定塔的總板效率。三、實(shí)驗(yàn)原理:對(duì)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(shí)際板層數(shù)N P 的比值。ETN T100%(1)N P精餾塔理論板數(shù)的確定在本實(shí)驗(yàn)中采用圖解法中的直角梯級(jí)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 一 X 平衡曲線，并作出對(duì)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(jí)，每一個(gè)直角梯級(jí)代表一個(gè)理論板。精餾塔精餾段的操作線方程為，yRX D(2)R 1XR 1R 代表回流比， X D 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(lái)確定。其 q線方程為 :YqX F(4)

3、Xq 1q1XF 代表進(jìn)料液組成q 代表進(jìn)料熱狀況參數(shù)，當(dāng)進(jìn)料為冷液體時(shí)，q 的計(jì)算式可寫成 :化工原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)130實(shí)驗(yàn)八透明膜精餾塔的操作與塔效率的測(cè)定qCpm (tBP t F ) rm（ 5）rm式中， tF- 進(jìn)料溫度t- 進(jìn)料的泡點(diǎn)溫度Cpm - 進(jìn)料液體在平均溫度(tF 十 tBP)/2下的比熱， KJ/(Kmol · )Rm- 進(jìn)料液體在其組成和泡點(diǎn)溫度下的汽化潛熱KJ/KmolCpmCp 1M 1 X1 C p 2M 2 X 2(6)rmr1M 1 X1 r2 M 2 X 2(7)式中 :CP1、 CP2- 分別為純組分1 和純組分2 在平均溫度 (tF 十 t B

4、P)/2 下的比熱 ,KJ/(Kg · )r1、r2- 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/kgM 1、 M 2- 分別為純組分1 和純組分 2 的 kmol 質(zhì)量， kg/KmolX 1、 X 2- 分別為組分1和組分 2在 進(jìn)料中的 mol 分率。四、實(shí)驗(yàn)裝置及物料1、透明膜精餾實(shí)驗(yàn)流程示意圖高位瓶冷凝器溫度計(jì)回流比電磁控制 器精接餾受塔器取流樣量口冷溫計(jì)凝塔底度器計(jì)產(chǎn) 品加熱釜化工原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)131實(shí)驗(yàn)八透明膜精餾塔的操作與塔效率的測(cè)定2、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

5、 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 )序名稱數(shù)據(jù)范說(shuō)明號(hào)圍1塔釜加熱電壓（ V）90用調(diào)壓器調(diào)壓，指示的功110率約為實(shí)際功率的1/2 電流（ A）3.02/33.52塔身保溫電壓 (V)40左右電流 (A)0.20.43回流比 R全回流R 值可以任意調(diào)節(jié)部分回流44塔頂溫度（ ）78 825操作穩(wěn)定時(shí)間（ min ）25 30正常操作穩(wěn)定時(shí)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

6、與溫度的tx y 關(guān)系t 97.93.92.91.88.86.84.84.86.80.78.6085666032259813065938X00.10.10.20.30.40.50.60.60.81.0268810586146006344Y00.20.30.30.50.60.710.70.70.91.040184950501609914(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(yè)。對(duì) 30 下質(zhì)量分率與析光計(jì)讀數(shù)之間關(guān)系也可按下列回歸式計(jì)算:W=58.844116 一 42.613

7、25nD其中 W 為乙醇的質(zhì)量分率， nD 為析光計(jì)讀數(shù) (折光指數(shù) )由質(zhì)量分率求摩爾分率 (X A ):化工原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)132實(shí)驗(yàn)八透明膜精餾塔的操作與塔效率的測(cè)定WA/MAX AWA(1 WA)MAMB其中 ,乙醇分子量M A =46，正丙醇分子量M B=6015-25%( 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)系表乙 醇00.0500.0990.1970.2950.3970.4970.5990質(zhì) 量52854070濃度251.3821.3811.3791.3771.3751.3731.3701.36807570005301.3801.3791.3781.375

8、1.3751.3711.3691.36689649520351.3791.3771.3761.3741.3711.3691.3671.36500520920濃度0.6440.7100.7980.8440.9060.9501.000513249251.3661.3651.3641.3621.3611.3601.3587808869301.3651.3641.3621.3601.3591.3581.3577007344351.3631.3621.3601.3591.3571.3651.3554000331五、實(shí)驗(yàn)操作及方法:1、實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備工作，1)將阿貝析光儀配套的超級(jí)恒溫水浴調(diào)整。運(yùn)行到所需要的

9、溫度(30 )，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。3)打開進(jìn)料轉(zhuǎn)子流量計(jì)閥門，向再沸器加料到汽液分離器的11 高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(duì)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(shí)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(gè)過(guò)程申保溫電壓保持不變)，再緩慢地提高再沸器的加熱電壓，注意觀察塔內(nèi)氣液接觸狀況，當(dāng)塔內(nèi)出現(xiàn)液泛現(xiàn)象時(shí)， 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(shí) (塔頂溫度保持恒定 ) 。記錄加熱電壓，塔頂溫度等數(shù)

10、據(jù)，并用注射器分別在塔頂、塔底同時(shí)取樣，并用阿貝析光儀測(cè)量樣品濃度，測(cè)定全回流下X D、X W?；ぴ韺?shí)驗(yàn)指導(dǎo)133實(shí)驗(yàn)八透明膜精餾塔的操作與塔效率的測(cè)定3、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(jì)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(guò)冷卻器，自動(dòng)出料管出料，實(shí)驗(yàn)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(shí)取樣測(cè)定，測(cè)定部分回流下，X D、 XW 、 X,F，記錄原料溫度。4、實(shí)驗(yàn)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(xiàng):1、本實(shí)驗(yàn)過(guò)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(shí)驗(yàn)設(shè)備全部由玻璃制成，在加熱時(shí)應(yīng)注意加熱不要過(guò)快，以免玻璃發(fā)生炸裂。3 、開車時(shí)應(yīng)先供冷凝器的冷卻水，再向塔釜加熱，停車時(shí)則反之。七、報(bào)告內(nèi)容 :1 、計(jì)算全回流條件下的總板效率。2 、計(jì)算回流比等于 4的實(shí)驗(yàn)條件下的總板效率。3 、利用本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，討論回流比對(duì)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(huì)不會(huì)超過(guò)100 ?為什么 ?2 、