筛板式精馏塔的操作以及塔板效率的测定

实验六筛板式精馏塔的操作及塔效率的测定

一、实验目的

1、了解筛板式精馏塔的结构和精馏流程；

2、熟悉筛板式精馏塔的操作方法；

3、测定部分回流时的全塔效率，并掌握效率测定的方法。

二、实验任务

1、在对约15-20%（V）的水和乙醇混合物的精馏中，在冷液加料的情况下，要求达到

塔顶馏出液中的乙醇浓度不低于93%（V），乙醇回收率不低于80%（V）。

2、在部分回流的情况下，测定精馏塔的效率。

三、实验操作原理

板式精馏塔中，塔釜产生的蒸汽沿塔逐渐上升，来自冷凝器的回流液从塔顶逐板下降，气液两相在足够的塔板数下层层接触，实现传热、传质过程，而达到分离的目的。

在操作方面，可以根据物料衡算及调节回流比和加热蒸汽用量完成实验任务。

本实验过程的原料液组成是恒定的。因此可以根据进聊量F，由物料衡算控制产品量D和塔底残液量W。

继续精馏塔的物料衡算

F=D+W

式中------分别为原料液、塔顶产品和塔釜残液组成。

联立以上二式，可得：

W/F=1-D/F

由上两式可知，在及乙醇回收率确定的条件下，则W/F、也是确定

的。

因此，可以根据进料量F来调节塔顶产品量D和残液量W，以满足分离要求。

另一方面，在确定的塔中，提高回流比R，可以提高塔顶产品浓度。

R=L/D V=L+D

因此，可以加大蒸汽量V和减少产品量D来提高回流比，但V受到塔液泛速度和塔顶冷凝传热条件限制，而减少D则减少乙醇的回收率。

全塔效率

式中，分别表示达到同样的分离要求，所需理论板数和实际板数。

实验装置，构造及流程图：

本实验采用筛板式精馏塔装置，整套装置由塔体、供液系统，产品储槽、回流系统以及仪表控制柜等部件组成。其流程如下图所示。

１、蒸馏釜：

蒸馏釜为不锈钢材制成为立式结构，旁边装有玻璃管液面计，可视釜内液面高低、塔釜内以２支１［ＫＷ］的电加热棒进行加热。其中一支是常

家热而另一支通过自耦变压器。可在０－１［ＫＷ］范围内调节。

２、塔身系采用不锈钢管制成。设有二个加料口供选择，全塔有１５块。

塔身主要参数：

（１）塔径。（２）塔板：板厚，孔径：d＝２mm孔数n＝２１只，排列：三角形。（３）板间柜：ＨＴ＝１００mm，（４）

溢流管管径：堰高h＝２０mm。

在塔顶和“灵敏板”装有WAG-001型微型铜电阻感温度计各一支，以检测气

相组成变化。

塔顶为盘管式冷凝器。塔顶蒸汽在盘管外冷凝。冷凝液流至“分配器”。回流

比由回流液的转子流量计数值和产品的转子流量计数值决定。

液料由泵输送，经转子流量计计量后加入塔内。

四、实验方法

1、首先熟悉精馏塔设备的结果和流程。并了解各部分的作用，检查各阀门的关闭位置

是否适当。

2、测定料液槽中组成，一般配制乙醇浓度为15-20%（V）。

3、检查加热釜中料液量是否适当。釜液面必须浸没电加热器（约为液面计高一左右：

有红线指示）。釜内乙醇-水组成5-8%左右为宜。

4、打开电加热器开关，予热开始后麻药即使开启塔顶冷凝器的冷却水阀，冷却水用量

要足够，当釜液予热至100度左右时，要控制加热量。

5、由于开车前塔内存在较多的不凝性气体――空气。因此开车以后要注意开启塔顶的

排起阀。

6、要随时注意釜上的压强，灵敏板的温度等操作参数变化的情况，随时加以调节、控

制，从而使塔内压力保持恒定。当塔上有液面时可以加料。

7、启动加料泵要予先选择好一个进料口（不能二个）。调节流量。进行全回流操作，

建立板上稳定汽液相接触状况。

8、当塔内压力及釜温、釜液面，回流比都恒定不变时可进行部分回流操作。根据事先

估算的Ｄ／Ｆ和回流比Ｒ（Ｒ＝3--３.５）进行调节。

9、取样必须在操作稳定时进行，最好能够同时取样，取样数量要能保证比重计浮起，

注意残留温度要冷却到常温，并记录下各容易温度。

10、继续减小回流比，待稳定后再测一次数据。

11、操作中要使进料、出料量基本上平衡，釜底残液出料量的调节要维持釜内液

面不变。

12、加大加热器的电压，观察塔的液汽现象。使塔内压力明显增加。

13、现象观察后，将加热电流缓慢减小到零，切断可控硅点压调整器的电源，待

塔内没有回流量将冷却水阀门关闭。再切断总电源。

说明：本实验物料为乙醇――水容易。样品浓度分析系采用酒精计测出，它是利用比重计的原理来测样品中乙醇的体积百分数的。测定时样品要冷却，读数要作温度较正，而计算时应换成摩尔百分数。

五、数据处理

1、用给定的数据作出平衡曲线，要求出最小回流比及实验回流比下的理论板数。

2、计算出部分回流时的全塔效率。

3、讨论实验结果。

六、讨论题

1、何谓全回流？为什么精馏操作一开始总是采用回流？

2、在本实验的操作条件下，增加塔板的数目。能否在塔顶得到纯乙醇产品，为什么？

3、由全回流该为部分回流操作时理论板数如何变化？全塔效率如何变化？

4、塔釜加热情况对精馏的操作有什么影响？怎样保持正常操作？

5、当回流比时精馏塔是否还能进行操作？这时塔顶产品将发生什么变化？

6、本实验是冷液进料，它与沸点进料相比，对精馏操作有什么影响？

7、本实验的常压操作是如何实现的？

8、为什么要稳定塔釜液面？