化工原理实验精馏实验报告材料.doc

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北 京 化 工 大 学
学生实验报告
学 院： 化学工程学院
姓 名： 王敬尧
学 号： 2010016068
专 业： 化学工程与工艺
班 级： 化工1012班
同组人员： 雍维、雷雄飞
课程名称： 化工原理实验
实验名称： 精馏实验
实验日期
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北 京 化 工 大 学
实验五 精馏实验
摘要：本实验通过测定稳定工作状态下塔顶、塔釜与任意两块塔板的液相折光度，得到该处液相浓度，根据数据绘出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与单板效率。通过实验，了解精馏塔工作原理。
关键词：精馏，图解法，理论板数，全塔效率，单板效率。
一、目的与任务
①熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法。
②了解板式塔的结构，观察塔板上汽-液接触状况。
③测定全回流时的全塔效率与单塔效率。
④测定局部回流时的全塔效率。
⑤测定全塔的浓度〔或温度〕分布。
⑥测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。
二、根本原理
在板式精馏塔中，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流液，在塔板上实现屡次接触，进展传热与传质，使混合液达到一定程度的别离。
回流是精馏操作得以实现的根底。塔顶的回流量与采出量之比，称为回流比。回流比是精馏操作的重要参数之一，其大小影响着精馏操作的别离效果和能耗。
回流比存在两种极限情况：最小回流比和全回流。假如塔在最小回流比下操作，要完成别离任务，如此需要无穷多塔板的精馏塔。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。假如操作处于全回流时，既无任何产品采出，也无原料参加，塔顶的冷凝液全部返回塔中，这在生产中午实际意义。但是由于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、排除故障与科学研究时采用。
～。在精馏操作中，假如回流系统出现故障，操作情况会急剧恶化，别离效果也将变坏。
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板效率是表现塔板性能与操作状况的主要参数，有以下两种定义方法。
总板效率E
E=N/Ne
式中 E——总板效率；N——理论板数〔不包括塔釜〕；
Ne——实际板数。
(2)单板效率Eml
Eml=(xn-1-xn)/(xn-1-xn*)
式中 Eml——以液相浓度表示的单板效率；
xn ，xn-1——第n块板和第n-1块板的液相浓度；
xn*——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实验测定。单板效率是评价塔板性能优劣的重要数据。物系性质、板型与操作负荷是影响单板效率的重要因数。当物系与板型确定后，可通过改变气液负荷达到最高板效率；对于不同的板型，可以保持一样的物系与操作条件下，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别离效果，常用于板式塔设计中。
假如改变塔釜再沸器中加热器的电压，塔上升蒸汽量将会改变，同时，塔釜再沸器电加热器外表的温度将发生变化，其沸腾给热系数也将发生变化，从而可以得到沸腾给热系数与加热量的关系。由牛顿冷却定律，可知
Q=αA△tm
式中 Q——加热量，kw;
α——沸腾给热系数，kw/(m2*K);
A——传热面积，m2;
△tm——加热器外表与主体温度之差，℃。
假如加热器的壁面温度为ts ,塔釜液体的主体温度为tw ,如此上式可改写为
Q=aA(ts-tw)
由于塔釜再沸器为直接电加热，如此加热量Q为
Q=U2/R
式中 U——电加热的加热电压，V; R——电加热器的电阻，Ω。
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三、装置和流程
本实验的流程如图1所示，主要有精馏塔、回流分配装置与测控系统组成。
精馏塔