乙醇-水精馏塔实验

-乙醇-水精馏塔实验一、实验目的：1.了解板式精馏塔的构造和操作。2.学习精馏塔性能参数的测量方法，并掌握其影响因素。二、实验内容:1.测定精馏塔在全回流条件下,稳定操作后的全塔理论塔板数和总板效率。2.测定精馏塔在局部回流条件下,稳定操作后的全塔理论塔板数和总板效率。三、实验原理： 对于二元物系，如其汽液平衡数据，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NT.按照式1可以得到总板效率ET,其中NP为实际塔板数。ET 1局部回流时，进料热状况参数的计算式为 2式中： tF 进料温度， 。 tBP 进料的泡点温度， 。Cpm 进料液体在平均温度tF+ tP/2下的比热，kJ/kmol rm 进料液体在其组成和泡点温度下的汽化潜热，kJ/kmol kJ/kmol 3 kJ/kmol 4式中： CP1， CP2 分别为纯组份1和组份2在平均温度下的比热，kJ/kg。 r1,r2分别为纯组份1和组份2在泡点温度下的汽化潜热，kJ/kg。M1，M2分别为纯组份1和组份2的摩尔质量，kJ/kmol。*1,*2分别为纯组份1和组份2在进料中的摩尔分率。四、实验装置根本情况:1实验设备流程图如图1所示：图1 精馏实验装置流程图1-储料罐；2-进料泵；3-放料阀；4-加热器；5-直接进料阀； 6-间接进料阀；7-进料流量计；8-高位槽；9-玻璃观察段； 10-精馏塔；11-塔釜取样阀；12-釜液放空阀；13-塔顶冷凝器； 14-回流比流量计；15-塔顶取样阀；16-塔顶液回收罐； 17-放空阀；18-冷却水流量计；19-塔釜储料罐；20-塔釜冷凝器； 21-第8块板进料阀；22-第9块板进料阀；23-第10块板进料阀； 24-液位计；25-料液循环阀；26-釜残液出料阀;27-进料入口阀；28-指针压力表2.实验设备主要技术参数：精馏塔实验装置构造参数见表1： 表1 精馏塔构造参数名称直径mm高 度mm板间距mm板 数(块)板型、孔径mm材 质塔体76×3.510010011筛板2.0不锈钢塔釜220×2400不锈钢塔顶冷凝器89×3.5600不锈钢塔釜冷凝器57×3.5300不锈钢表2 乙醇水 t-*-y 关系 (以乙醇摩尔分率表示，*-液相，y-气相 )摩尔分数*摩尔分数yt/0.000 0.000 1000.050 0.310 90.60.100 0.430 86.40.200 0.520 83.20.300 0.575 81.70.400 0.614 80.70.500 0.657 79.90.600 0.698 79.10.700 0.755 78.70.800 0.820 78.40.894 0.894 78.150.950 0.942 78.31.000 1.000 78.3乙醇沸点: 78.3; 水沸点:100.0.3实验仪器及试剂：1实验物系：乙醇水本试验也可用乙醇-正丙醇物系；2实验物系纯度要求: 化学纯或分析纯； 3实验物系平衡关系见表2；4 实验物系浓度要求: 15-25(乙醇质量百分数)，浓度分析使用酒精计，酒精计为体积分数，通过查"酒精体积分数、质量分数、密度对照表"可得酒精的质量分数W，通过质量分率求出摩尔分率(*)，公式如下: 乙醇分子量46; 水分子量B183实验设备面板图如图2所示：图2 精馏设备仪外表板图五、实验方法及步骤： 1.实验前检查准备工作：配制一定浓度(质量浓度 20左右)的乙醇水混合液(总容量25升左右),倒入储料罐中。翻开进料入口阀27，其余阀门关闭，启动进料泵2，翻开料液循环阀25，使料液混合均匀，混合均匀后将料液循环阀25打至半开，将直接进料阀全开，放空阀12全开，进展进料，一般在塔釜总高2/3处。然后关闭进料阀门和进料泵。2. 实验操作：(1)全回流操作： 翻开塔顶冷凝器进水阀门,保证冷却水足量160L/h即可。 记录室温。接通总电源开关220V。 调节加热电压约为150伏, 待塔板上建立液层后再适当加大电压至170V，使塔内维持正常操作。 当各块塔板上鼓泡均匀后,保持加热釜电压不变, 在全回流情况下稳定20分钟左右。期间要随时观察塔内传质情况直至操作稳定。然后分别在塔顶、塔釜取样口用100ml量筒同时取样，通过酒精计分析样品浓度。(2)局部回流操作：翻开间接进料阀门和进料泵，调节转子流量计, 以3.0-4.0Lh)的流量向塔内加料，翻开进料加热开关，调节到适宜的进料温度，用回流比流量计调节回流比为 R3 ，馏出液收集在塔顶液回收罐中。塔釜产品经冷却后由溢流管流出,收集在容器内。待操作稳定后,观察塔板上传质状况,记下加热电压、塔顶温度，塔釜压力等有关数据,整个操作中维持进料流量计读数不变,分别在塔顶、塔釜和进料三处取样,用酒精计其浓度并记录下进塔原料液的温度。 (3)实验完毕取好实验数据并检查无误后可停顿实验，此时关闭进料阀门和加热开关，关闭回流比流量计阀门。 停顿加热后10分钟再关闭冷却水,一切复原。根据物系的 t-*-y 关系,确定局部回流条件下进料的泡点温度，并进展数据处理。六、实验考前须知：1.由于实验所用物系属易燃物品，所以实验中要特别注意平安,操作过程中防止洒落以免发生危险。2.本实验设备加热功率由仪表自动调节，注意控制加热升温要缓慢，以免发生爆沸(过冷沸腾)使釜液从塔顶冲出。假设出现此现象应立即断电，重新操作。升温和正常操作过程中釜的电功率不能过大。3.开车时要先接通冷却水再向塔釜供热，停车时操作反之。4.检测浓度使用酒精计，使用方法见说明书。5.为便于对全回流和局部回流的实验结果(塔顶产品质量)进展比拟, 应尽量使两组实验的加热电压及所用料液浓度一样或相近。连续开出实验时, 应将前一次实验时留存在塔釜、塔顶、塔底产品承受器内的料液倒回原料液储罐中循环使用。七、实验数据记录表4 精馏实验原始数据实际塔板数：11 实验物系：乙醇-水全回流：R = ，塔釜压力 = kPa局部回流：R =3 进料量：4 l/h进料温度：60塔顶组成塔釜组成塔顶组成塔釜组成进料组成体积分数附录 "酒精体积分数、质量分数、密度对照表"体积分数质量分数体积分数质量分数体积分数质量分数0033.427.521766.859.01810.10.079133.527.607866.959.12230.20.158233.627.69436759.22660.30.237333.727.780767.159.3310.40.316333.827.86767.259.43540.50.395633.927.953267.359.53980.60.47483428.039867.459.64440.70.55434.128.126467.559.74890.80.633334.228.21367.659.85420.90.712634.328.299667.759.958910.791834.428.386367.860.06361.10.871234.528.472967.960.16841.20.950534.628.566860.27331.31.029934.728.646768.160.37871.41.109234.828.733568.260.48391.51.138634.928.820268.360.58961.61.26813528.907168.460.69461.71.347535.128.993968.560.80051.81.42735.229.081168.660.90641.91.506535.329.16868.761.011621.58635.429.255268.861.11762.11.665535.529.342168.961.2232.21.745135.629.42916961.32912.31.824735.729.516469.161.43532.41.904335.829.603469.261.54152.51.983935.929.690869.361.64712.62.06363629.777869.461.75352.72.143336.129.865369.561.85992.82.22336.229.952769.661.96642.92.302736.330.039869.762.072932.382536.430.127369.862.17883.12.462236.530.214969.962.28553.22.54236.630.30247062.39223.32.621836.730.3970.162.4993.42.701636.830.477370.262.60583.52.781536.930.564970.362.71273.62.86143730.652570.462.81963.72.941337.130.740270.562.92673.83.021237.230.827970.663.0333.93.101237.330.91670.763.140243.181137.431.003870.863.24744.13.261137.531.091670.963.35464.23.341137.631.17947163.46194.33.421137.731.267371.163.56934.43.501237.831.355571.263.