化工大学精馏实验报告汇总.docx

北京化工大学学生试验报告姓名：学号：专业：班级：同组人员：课程名称：化工原理试险试验名称：试验日期：一2016.5J1北京化工大学试验五精馈试验摘要：本试验通过测定稳定工作状态下塔顶、塔釜及随意两块塔板的液相折光度，得到该处液相浓度，依据数据绘出x-y图并用图解法求出理论塔板数，从而得到全回流时的全塔效率及单板效率。通过送验，了解精饱塔工作原理.关键词：精镯，图解法，理论板数，全塔效率，单板效率。一、目的及任务熟识精储的工艺流程，驾驭精储试验的操作方法。/解板式塔的结构，视察塔板上汽-液接触状况。测定全回流时的全塔效率及单塔效率。测定部分回潦时的全塔效率。测定全塔的浓度（或湿度）分布.测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。二、基本原理在板式精询塔中，由塔釜产生的蒸汽沿塔逐板上升与来自塔顶逐板下降的回液液，在塔板上实现多次接触，进行传热与传侦，使混合液达到忖定程度的分别。回流是精储操作得以实现的基础.塔顶的回流量与采出珏之比,称为回流比.回流比是精惴操作的重要参数之一，其大小影晌者精饱操作的分别效果和能耗。回流比存在两种极限状况：最小回流比和全回流。若塔在最小回流比下操作，要完成分别任务，则须要无穷多塔板的粘储塔。当然，这不符合工业实际，所以最小回流比只是一个操作限度。若操作处于全回流时，既无任何产品采出，也无原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔中，这在生产中午实际意义.但是由丁此时所需理论板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置的开停车、解除故障及科学探讨时采纳。实际回流比常取最小回流比的1.22.0倍。在精例操作中，若回流系统出现故障，操作状况会急剧恶化，分别效果也将变坏。板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数，有以下两种定义方法。(1)总板效率EE=NN.式中E一一总板效率：N理论板数(不包括塔釜)：N0一一实际板数。(2)单板效率%E.=(Xrr-X,)(x1H-X1.*)式中N-以液相浓度表示的单板效率：x“，X1,-1.一一第n块板和第n-1块板的液相浓度：x；一与第n块板气相浓度相平衡的液相浓度。总板效率与单板效率的数值通常由试验测定。单板效率是评价塔板性能优劣的全要数据。物系性质、板型及操作负荷是影响单板效率的玳要因数。当物系与板型确定后，可通过变更气液负荷达到最高板效率：对于不同的板里，可以保持相同的物系及操作条件下，测定其单板效率，以评价其性能的优劣“总板效率反映全塔各塔板的平均分别效果，常用于板式塔设计中。若变更塔釜再沸器中加热罂的电压，塔内上升蒸汽量将会变更，同时，塔釜再沸器电加热器表面的温度将发生变更，其沸腾给热系数也将发生变更，从而可以得到沸腌给热系数与加热量的关系。由牛顿冷却定律，可知Q=AZkt.式中Q加热量，kw;沸腾绐热系数，kw(m-*K);A传热面积，m；t.一一加热器表面与主体温度之差，C。若加热器的壁面温度为t.塔釜内液体的主体温度为t则上式可改写为由于塔釜再沸涔为干脆电加热，则加热量Q为Q=U2ZR式中U电加热的加热电压，V；R电加热器的电阻，三、装置和流程本试验的流程如图1所示，主要有精懒塔、回流安排装置及测控系统组成。1 .精幅塔精惚塔为筋板塔，全塔共八块塔板，塔身的结构尺寸为：塔径，(57X3.5)E,塔板间距80mm：溢流管截面枳78.5ran：,溢流垠高12mm,底隙高度6三:每块塔板开有43个宜径为1.5间的小扎，正三角形排列，孔间距为6三°为了便于视察踏板上的汽-液接触状况，塔身设有一节玻璃视盅，在第16块塔板上均有液相取样口。蒸储釜尺寸为门08mmX4mmX400mn1.塔釜装有液位计、电加热器(1.5kw),控温电热器(200w)、温度计接口、测压口和取样口,分别用于观测釜内液面高度，加热料液,限制电加热装置,测量塔釜温度，测量塔顶与塔釜的压差和塔釜液取样。由于本试验所取试样为塔釜液相物料，故塔釜内可视为一块理论板，塔顶冷凝器为一蛇管式换热器，换热面积为0.0611r,管外走冷却液。7.加热棒8.塔釜液冷却潺9.转子流量计10.回流安排渊11.原料液林12.原料泵13.缓冲罐14.加料115.液位计2 .回流安排装题回流安排装置由回潦安排器与限制器组成。限制器由限制仪表和电磁线圈构成。回流安排器由玻璃制成，它由一个入口管、两个出口管及引流棒组成。两个出口管分别用于回流和采出。引流棒为一根A1三的玻璃棒，内部装有铁芯，塔顶冷凝器中的冷凝液版若引流棒流下，在限制器的限制下实现塔顶冷凝器的回流或采出操作。即当限制器电路接通后，电磁圈将引流棒吸起，操作处于采出状态；当限制器电路断开时，电磁线圈不工作，引流棒自然下垂，操作处于回流状态。此回潦安排器可通过限制器实现手动限制，也可通过计算机实现自动限制.3 .测控系统在本试验中，利用人工智能仪表分别测定塔顶温度、塔釜温度、塔身伴热温度、塔釜加热温度、全塔压降、加热电压、进料温度及回流比等参数，该系统的引入，不仅使试验跟更为简便、快捷，又可实现计算机在线数据采集与限制。4 .物料浓度分析本试验所用的体系为乙静正丙醉，由于这两种物质的折射率存在差异，且其混合物的质量分数与折射率有良好的线性关系，故可通过阿贝折光仪分析料液的折射率，从而得到浓度.这种测定方法的特点是便利快捷、操作简洁，但精度稍低：若要实现高精度的测量，可利用气相色谱进行浓度分析。混合料液的折射率与质量分数（以乙醇计）的关系如下。=60.823844.0529n1.式中OJ一一料液的质量分数：n1.,一一料液的折射率（以上数据为由试脸测得）。四、操作要点比照流程图，先熟识精馀过程中的流程，并搞清仪表上的按钮与各仪表相对应的设备与测控点。全回流操作时，在原料贮辨中配置乙醇含量：20%25*（摩尔分数）左右的乙醉-正丙的料液，启动进料泵，向塔中供料至塔釜液面达25030（）呻.启动塔釜加热及塔身伴热，视察塔釜、塔身t、塔顶温度及塔板上的气液接触状况（视察视镜）,发觉塔板上仃料液时,打开塔顶冷凝器的水限制阀。测定全回流状况下的单板效率及全塔效率，在肯定的回流墩下，全回流一段时间，待该塔操作参数稳定后，即可在塔顶、塔釜及相邻两块塔板上取样，用阿贝折光仪进行分析，测取数据（重纪23次），并记录各操作参数。试脸完毕后，停止加料，关闭塔釜加热及塔身伴热，待一段时间后（视镜内无料液时），切断塔顶冷凝器及釜液冷却落的供水，切断电源，清理现场。五、报告要求在直角坐标系中绘制x-y图，用图解法求出理论板数。求出全塔效率和单板效率。结合精饱操作对试验结果进行分析。六、数据处理（1）原始数据塔顶：0=1.3597,j,2=1.3599：塔釜：例=1.3778,以=1.3779。第四块板：nttt=1.3658,=1.3658：第五块板：”例=1.3678,na2=1.3681.（2）数据处理由附录查得101.O5kPa下乙醇-正丙醇t-x-y关系:表1：乙醉一正丙解平衡数据（P=IO1.325kPa）序号液相组成X气相俎成y沸点/C10097.1620.1260.24093.8530.1880.31892.66I0.2100.33991.6050.3580.55088.3260.1610.65086.2570.5460.71184.9880.6000.76084.1390.6630.79983.06100.8440.91480.59II1.01.078.38乙醉沸点：78.38C,丙醉沸点：97.16C.纯溶质（溶剂）折光率原始数据纯物质折光率均值冰乙博1.35811.35791.3580正丙醇1.38091.38051.3807回来方程：由质量:分数m=A-Bn”代入m=1.2产1.3580与m=0n1=1.3807得=60.8238-44.0529n1.原始数据处理：表2；原始数据处理名称折光率n1.折光率n11平均折光率n1.质量分数3摩尔分数X塔丁及1.35971.35991.35980.92070.9380塔釜1.37781.37791.377850.12550.1577第4块板1.36581.36581.36580.65630.7136第5块板1.36781.36811.367950.56160.6256以塔顶数据为例进行数据处理:nn-等-f空将平均折光率带入式<=60.8238-44.0529jn=60.8238-44.0529×1.3598=0.9207.0.9207=0.9380cm46-0.92071-0.9207十+<W4W0w:Z的4660在直角坐标系中绘制Xy图，用图解法求出理论板数。参见乙醉-丙醇平衡数据作出乙醇-正内醉平衡线，全回流条件下操作线方程为yr,详细作图如下所示（塔顶组成.塔釜组成）：1.002/J/O1.-/1/00-Ir1"II_I_I_I_I_r1r1_I_r-0001020304050607080910图2：乙醉一正内醉平衡规与怪作畿图求出全塔效率和总板效率。由图解法可知，理论塔板数为62块(包含塔釜)，故全塔效率为N6，E=-21.xoo%=-1.OO%=77,5%Na8第5块板的入板液相浓度1.=0.7136,出板组成Xa=O.6256由y5-x1.-0.7136查图2中乙静和正丙静相平衡图，得K=0.5490则第5块板单板效率EWu=°"36-062'6x1(x)%=5346%0.7136-0.549()七、误差分析及结果探讨1 .误差分析：(1)试验过程误差：测定折光率时溶质组分有所挥发造成数据误差(2)数据处理误差：运用手绘作图法求取理论塔板数存在肯定程度的误差，尤其是在求取x；=0.5490时，干脆在图上找。对应点，误差较大。（3）折光仪和粘锚塔自身存在的系统误差。2 .结果探讨：此次忒验测得的全塔效率为77.55单板效率为53.46%,全回流操作稳定,全塔效率和塔板效率较为合理.八、思索题1 .什么是全回流？全回流操作有哪些特点，在生产中有什么实际意义？如何测定全回流条件下的气液负荷？答：a、冷凝后的液体全部回流至塔内，这称作全回流.简洁来说，就是塔顶蒸汽冷凝后全部又回到了塔中接若希储。b、D=O,实际生产是没有意义的，但般生产之前精馀塔都要进行全回流操作，因为刚起先精窗时，塔顶的产品还不合格，而且让气液充分接触，使精惚塔尽快稳定、平衡。c、要测定全回潦条件下的气液负荷，利用公式下一、二其中塔釜的加热电压和电网已知，查出相变焰，则可以求出汽化量q,则有在全回流下1.=V=q。2 .塔釜加热对精储操作的参数有什么影晌？塔釜加热量主要消耗在何处？与回流员有无关系？答：塔釜加热，从化工节能的角度来看，消耗电能，从而能提高了推动力，提高了精储的分别效果，对精储有利。塔釜加热量主要消耗在气液相变上，与回流fit有很