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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,实验八、筛板塔精馏过程实验,一,.,实验目的,了解筛板精馏塔及其附属设备的基本结构，掌握精馏过程的基本操作方法。,学会判断系统达到稳定的方法，掌握测定塔顶、塔釜溶液浓度的实验方法。,学习测定精馏塔全塔效率的实验方法，研究回流比对精馏塔分离效率的影响。,二,.,基本原理,1.,全塔效率 又称总板效率，是指达到指定分离效果所需理论板数与实际板数的比值，即,全塔效率简单地反映了整个塔内塔板的平均效率，说明了塔板结构、物性系数、操作状况对塔分离能力的影响。对于塔内所需理论塔板数，可由已知的双组分物系平衡关系，以及实验中测得的塔顶、塔釜出液的组成，回流比,R,和热状况,q,等，用图解法求得。,2,单板效率,3.,图解法求理论塔板数,图解法又称麦卡勃蒂列（,McCabe,Thiele,）法，简称,M,T,法，其原理与逐板计算法完全相同，只是将逐板计算过程在,y,x,图上直观地表示出来。,加料线（,q,线）方程可表示为：,其中,:,式中，,q,进料热状况参数；,进料液组成下的汽化潜热，,kJ/,kmol,；,进料液的泡点温度，；,进料液温度，；,进料液在平均温度,/2,下的比热容，,kJ/,（,kmol,）；,进料液组成，摩尔分数。,回流比,R(,实际回流比,),的确定：,式中，,r,回流液组成下的汽化潜热，,kJ/,kmol,；,c,p,回流液在与平均温度下的平均比热容，,kJ/,（,kmol,）,D,馏出液量，,kmol/s,。,L,回流液量，,kmol/s,全回流时理论板数的确定,(1),全回流操作,在精馏全回流操作时，操作线在,y,x,图上为对角线，如图所示，根据塔顶、塔釜的组成在操作线和平衡线间作梯级，即可得到理论塔板数。,部分回流操作,部分回流操作时，如图，图解法的主要步骤为：,根据物系和操作压力在,y,x,图上作出相平衡曲线，并画出对角线作为辅助线；,在,x,轴上定出,x,xD,、,xF,、,xW,三点，依次通过这三点作垂线分别交对角线于点,a,、,f,、,b,；,在,y,轴上定出,yC,xD/(R+1),的点,c,，连接,a,、,c,作出精馏段操作线；,由进料热状况求出,q,线的斜率,q/,（,q-1,），过点,f,作出,q,线交精馏段操作线于点,d,；,连接点,d,、,b,作出提馏段操作线；,从点,a,开始在平衡线和精馏段操作线之间画阶梯，当梯级跨过点,d,时，就改在平衡线和提馏段操作线之间画阶梯，直至梯级跨过点,b,为止；,所画的总阶梯数就是全塔所需的理论踏板数（包含再沸器），跨过点,d,的那块板就是加料板，其上的阶梯数为精馏段的理论塔板数。,部分回流时理论板数的确定,三,.,实验装置和流程,本实验装置的主体设备是筛板精馏塔，配套的有加料系统、回流系统、产品出料管路、残液出料管路、进料泵和一些测量、控制仪表。,本实验料液为乙醇水溶液，釜内液体由电加热器产生蒸汽逐板上升，经与各板上的液体传质后，进入盘管式换热器壳程，冷凝成液体后再从集液器流出，一部分作为回流液从塔顶流入塔内，另一部分作为产品馏出，进入产品贮罐；残液经釜液转子流量计流入釜液贮罐。,四实验步骤与注意事项,1,全回流,（,1,）配制浓度,10%20%(,体积百分比,),的料液加入贮罐中，打开进料管路上的阀门，由进料泵将料液打入塔釜，至釜容积的,2/3,处（由塔釜液位计可观察）。,（,2,）关闭塔身进料管路上的阀门，启动电加热管电源，调节加热电压至适中未知，使塔釜温度缓慢上升（因塔中部玻璃部分较为脆弱，若加热过快玻璃极易碎裂，使整个精馏塔报废，故升温过程应尽可能缓慢）。,（,3,）打开塔顶冷凝器的冷却水，调节合适冷凝量，并关闭塔顶出料管路，使整塔处于全回流状态。,（,4,）当塔顶温度、回流量和塔釜温度稳定后，分别取塔顶浓度,XD,和塔釜浓度,XW,，利用比重瓶测的比重并从表中查出乙醇的含量,.,2,部分回流,（,1,）在储料罐中配制一定浓度的乙醇水溶液（约,1020%,）。,（,2,）待塔全回流操作稳定时，打开进料阀，调节进料量至适当的流量。,（,3,）控制塔顶回流和出料两转子流量计，调节回流比,R(R=14),。,（,4,）当塔顶、塔内温度读数稳定后即可取样。,3,取样与分析,（,1,）进料、塔顶、塔釜从各相应的取样阀放出。,（,2,）将样品利用比重瓶进行分析,4,注意事项,（,1,）塔顶放空阀一定要打开，否则容易因塔内压力过大导致危险。,（,2,）料液一定要加到设定液位,2/3,处方可打开加热管电源，否则塔釜液位过低会使电加热丝露出干烧致坏。,五实验报告,1,将塔顶、塔底温度和组成，以及各流量计读数等原始数据列表。,2,按全回流和部分回流分别用图解法计算理论板数。,3,计算全塔效率,4.,分析并讨论实验过程中观察到的现象。,六思考题,1.,试分析实验结果成功或失败的原因，提出改进意见。,2.,测定全回流和部分回流总板效率时各需测几个参数？,
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