填料塔分离效率的测定
填料塔吸收(氨-水)实验讲义
填料吸收塔实验讲义一、实验目的：1．了解填料吸收塔的结构和流体力学性能；2．学习填料吸收塔传质能力和传质效率的测定方法；二、实验内容：1．测定填料层压降与操作气速的关系，确定填料塔在某液体喷淋量下的液泛气速；2．固定液相流量和入塔混合气氨的浓度，在液泛速度以下取两个相差较大的气相流量，分别测量塔的传质能力（传质单元数和回收率）和传质效率（传质单元高度和体积吸收总系数）；三、实验原理1．填料塔流体力学特性压强降决定了塔的动力消耗，是塔设计的重要参数。
压强降与气液流量有关，不同喷淋量下填料层的压强降 ∆p与气速u的关系如下图所示：在双对数坐标系中，无液体喷淋即喷淋量L 0 = 0时，干填料的 ∆p ~ u是一条斜率为1.8~2 的直线（图中aa 线）。
当有一定的喷淋量时， ∆p ~ u的关系变成折线，并存在两个转折点，在低气速下（C 点以前）压降正比于气速的 1.8~2 次幂，但大于同一气速下干填料的压降（图中bc 段）。
气速增加，出现载点（图中 c 点），持液量开始增大，∆p ~ u向上弯曲，斜率变大，（图中cd 段）。
到液泛点（图中 d 点）后，在几乎不变的气速下，压降急剧上升。
这两个转折K Y a = G A /(V p ∙ ∆Y m )∆Y m =(Y 1 - Y e 1 ) - (Y 2 - Y e 2 )Y - Y e 1 Y 2 - Y e 2Y 1—气体进塔时的摩尔比，Y 2—气体出塔时的摩尔比，点将 ∆p ~ u 分为三个区段：恒持液量区、载液区与泛液区。
2． 传质性能吸收系数是决定吸收过程速率高低的重要参数，实验测定是获取吸收系数的根本途径。
对于相同的物系及一定的设备（填料类型与尺寸），吸收系数将随着操作条件及气液接触状况 的不同而变化。
本实验是用水吸收空气-氨混合气体中的氨，混合气体中氨的浓度很低，吸收所得的溶液 浓度也不高，可认为气-液平衡关系服从亨利定律，方程式Y * = mX ，又因是常压操作，相平衡常数 m 值仅是温度的函数。
乙醇——水不同精馏分离操作过程塔效率的确定
乙醇——水不同精馏分离操作过程塔效率的确定李春鹏金丽军（沈阳化工学院，材料学院高分子材料0406，110142）摘要精馏是分离均相混合液的重要方法之一，化工生产中常用的精馏设备主要有填料塔和板式塔两大类，本文主要研究的是用板式塔中的筛板塔分离乙醇——水二元混合物，根据不同操作条件即精馏塔全回流和部分回流（R=3,R=5）条件下，确定理论塔板数，进而由公式ET =NT/NP*100％确定塔效率。
结论：加热电压为121V的全回流条件下塔效率为82.86％，加热电压为129V的全回流条件下塔效率为97.14％；R=3时，塔效率为98.14％，R=5时，塔效率为95.14％。
关键字：精馏乙醇——水塔效率回流比Ethanol——water distillation tower efficiency of the different operating processLichunpeng JinLijun(shenyang insitiute of chemical technology, polymer material 0406 of school of material science and engineering 110142 )AbstractDistillation is one of the important ways of the separation of the mixture，Chemical production equipment used in the main distillation towers is two kinds . This paper studies the plate tower is the sieve tower ethanol -- water mixtures . Under the distillation of the entire return and return (R = 3, R = 5) conditions .Identified a number of theoretical plates ,by E T=N T/N P*100％to determine the efficiency of tower , Conclusion: when heating voltage is 121 V under the conditions of total reflux, the tower efficiency is 82.86% ,when it is 129 V , the tower efficiency is 97.14%, when R=3 , the tower efficiency is 98.14%,and when R=5 , the tower efficiency is 95.14%Keywords ：Distillation Ethanol -- water tower efficiency Reflux Ratio一引言蒸馏是借助液体混合物中各组分的挥发性的不同而进行分离的化工单元操作，若将混合物加热到沸腾（只令其部分汽化），沸点低的组分（易挥发组分或轻组分）在气相中的浓度比在液相中的浓度要高，沸点高的组分（难挥发组分或重组分）在液相中浓度比在汽相中的高。
化学反应工程与工艺专业实验讲义
实验一反应精馏合成乙酸乙酯一实验目的1 了解反应精馏过程原理及适用场合.2 掌握反应精馏装置的操作方法和反应精馏研究方法。
3 了解反应精馏与常规精馏的区别。
4 学会用色谱-热导检测器分析塔内物料浓度组成。
二实验原理反应精馏法是将化学反应过程与精馏分离过程同时进行生产产品的操作。
由于物理过程与化学过程同时存在，使过程更加复杂。
（1）对可逆平行反应，通过精馏将反应产物中的高沸物或低沸物连续的从系统中排出，可使总转化率超过平衡转化率，大大提高生产效率。
（2）对于异构体混合物分离比较困难时，若其中的某组分能发生化学反应并生成沸点不同的物质，就可以加以分离。
本实验用乙酸、乙醇为原料，加入少量浓硫酸为催化剂通过反应精馏合成乙酸乙酯。
边反应边将乙酸乙酯分离出来，提高乙酸的转化率。
操作方式：间歇过程；塔釜连续进料过程；塔身某处连续进料过程。
产物分析方法：采用色谱-热导检测分析，色谱工作站处理。
GDX分离柱(φ3mm，L 2m) , 柱温110度，汽化温度130度，检测温度120度；载气压力0.04Mpa；桥流100mA.出峰的先后顺序为：H2O , CH3CH2OH , CH3COOH ,CH3COOC2H5.它们的摩尔校正因子分别为：3.03, 2.09, 1.39, 0.91。
三实验装置与试剂反应精馏装置一套，直径20mm, 内装填料，可自动加热、保温、回流控制。
操作过程见说明书。
无水乙醇200mL ；含浓硫酸0.3%(wt)的冰乙酸200mL.四实验步骤1 配置1：1.3（mol）酸醇混合液250mL，加入到塔釜中。
并用色谱准确测其组成。
2 开启色谱-热导检测分析仪及色谱工作站，按分析方法操作。
3 通冷却水，接通电源。
按操作说明书对反应精馏装置加热升温，并开启保温电流。
待塔顶有液体出现时，全回流30分钟。
以微量注射器在塔身不同高度取样口取样分析，作出塔内各组分的浓度分布曲线。
4 开启回流比3：1 ，塔顶开始出产品。
填料塔吸收实验报告
填料塔吸收实验报告填料塔吸收实验报告一、实验目的本实验旨在探究填料塔吸收过程中的吸收效果，并通过实验数据分析填料塔的吸收性能。
二、实验原理填料塔是一种常用的分离设备，广泛应用于化工、环保等领域。
其基本原理是通过将气体与液体接触，利用两相之间的质量传递来实现气体分离或纯化的目的。
填料塔内填充有各种不同形状的填料，增加接触面积，促进气体与液体的充分混合。
三、实验步骤1. 准备实验所需材料和设备：填料塔、进气管、出气管、液体供应系统、温度计等。
2. 将填料塔放置在实验台上，连接好进气管和出气管。
3. 打开液体供应系统，调节液体流量，使之能够均匀覆盖填料塔内的填料。
4. 打开进气管，将待吸收气体引入填料塔内。
5. 通过温度计等仪器监测填料塔内的温度和压力变化，并记录实验数据。
6. 根据实验数据进行数据处理和分析，评估填料塔的吸收效果。
四、实验结果与分析通过实验观察和数据处理，我们得到了填料塔吸收实验的结果。
在填料塔内，气体与液体进行充分接触后，发生了物质的传递和吸收。
根据实验数据，我们可以计算出填料塔的吸收效率和质量传递速率等参数，从而评估填料塔的性能。
填料塔的吸收效率是评价其性能的重要指标之一。
吸收效率可以通过吸收物质的浓度变化来计算。
实验数据显示，在填料塔内，随着时间的增加，吸收物质的浓度逐渐降低，表明填料塔具有较好的吸收效果。
同时，我们还可以通过比较不同填料塔的吸收效率来评估其性能优劣。
质量传递速率是另一个重要的指标，它反映了填料塔中气体和液体之间的传质速度。
根据实验数据，我们可以计算出填料塔的质量传递速率，并与其他填料塔进行比较。
实验结果显示，填料塔的质量传递速率与填料形状、液体流量等因素密切相关。
通过调节这些因素，可以优化填料塔的性能，提高吸收效果。
五、实验总结通过本次填料塔吸收实验，我们深入了解了填料塔的工作原理和性能评估方法。
填料塔作为一种常用的分离设备，在化工、环保等领域具有广泛的应用前景。
CEA-M01型 填料塔间歇精馏说明书
CE-M01型填料塔间歇精馏实验仪实验说明书一、用途与特点CEA－M01型填料塔间歇精馏实验仪适合于设有化学、应用化学、化工和轻工等专业的各类学校，用于化工基础和化工原理等课程的实验室实验。
同时，也可广泛用于研究部门的实验室进行混合液分离、回收溶剂、产品提纯和新产品的研制，以及填料性能的研究等。
本仪器为最新设计制造的一种小型精馏实验装置。
它采用柜式整体结构，设计合理，制作精巧。
本仪器配置控压与控温仪表，性能稳定可靠，适合学生分组实验。
本仪器用于化学工程实验的主要内容：（1）实验测定填料的分离效率（等板高度）。
（2）实验测定等板高度与流速和压降等参数之间的相互关系。
（3）各种填料性能的评比。
二、技术指标（1）外形尺寸：1000mm（W）×500mm（D）×1700mm（H）（2）精馏柱：Ф25mm，H450mm（3）蒸馏釜容积：1500mL（4）加热器功率：1kW（5）操作温度≤150℃（6）操作压力：常压（7）空塔速度：≤0.2 m·s1（8）釜压控制精度：±2.5mmH2O三、主要设备及其规格（1）填料精馏柱1个材质：硬质玻璃柱径：25mm柱高：450mm填料层高度：300mm（2）蒸馏釜1个材质：不锈钢硬质玻璃容积：1500mL电热器功率：1kW（3）分馏头1个材质：硬质玻璃1台（4）釜压控制仪1台釜压控制精度：±2.5mmH2O（5）液柱压力计1支量程：300mm主要辅助设备及规格（用户自备）（1）阿贝折射仪（4位）1台（2）超级恒温水槽1台控温范围：20—95℃控温精度：±0.05℃（3）温度计四、装置流程与使用方法本仪器用于间歇精馏实验的流程如图1所示。
图1填料塔间歇精馏实验仪的装置流程1. 蒸馏釜；2. 冷凝器；3. 控压仪；4. U型压力计；5. 精馏柱；6. 分馏头。
将精馏仪放置平衡后，向压力计中注入适量指示液（水），接分馏头的冷却水源。
填料精馏塔实验报告
填料精馏塔实验报告填料精馏塔实验报告一、引言填料精馏塔是化工工艺中常用的一种设备，用于将混合物中的组分进行分离和纯化。
本实验旨在通过对填料精馏塔的操作和实验数据的分析，探究其分离效果和操作参数对分离效率的影响。
二、实验目的1. 理解填料精馏塔的工作原理和结构特点；2. 掌握填料精馏塔的操作方法和注意事项；3. 分析填料精馏塔的实验数据，评估其分离效果和操作参数的影响。
三、实验装置和原料本实验使用的填料精馏塔为一根高度为1.5米的塔柱，内部填充了随机填料。
原料为一种二元混合物，包含甲醇和乙醇。
四、实验步骤1. 开启填料精馏塔的进料阀门，将原料缓慢注入塔柱的顶部；2. 通过加热塔柱底部的回流液，使之沸腾并产生蒸汽；3. 调节塔顶的冷凝器，控制温度，使蒸汽冷凝成液体，分离出塔顶的顶产物；4. 收集塔底的底产物，并测量其组分和质量。
五、实验结果与分析通过实验数据的测量和分析，我们得出以下结论：1. 填料精馏塔能够有效地将甲醇和乙醇分离出来，得到相对纯净的产物；2. 填料精馏塔的分离效果受到操作参数的影响，如进料速度、回流比、塔底温度等；3. 进料速度的增加会导致分离效果下降，可能因为填料层无法充分接触和分离组分；4. 回流比的增加会提高分离效果，因为回流液能够提供更多的传质和传热；5. 塔底温度的升高会增加底产物的纯度，但过高的温度可能会导致组分的降解。
六、实验总结与展望本实验通过对填料精馏塔的操作和实验数据的分析，深入了解了填料精馏塔的工作原理和分离效果。
在今后的研究中，可以进一步探索填料精馏塔的优化方法，提高其分离效率和节能性能。
同时，也可以研究不同填料材料和结构对填料精馏塔性能的影响，以适应不同的工业应用需求。
七、参考文献1. Smith, J. M., Van Ness, H. C., & Abbott, M. M. (2005). Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics (7th ed.). New York: McGraw-Hill.2. McCabe, W. L., Smith, J. C., & Harriott, P. (2005). Unit Operations of Chemical Engineering (7th ed.). New York: McGraw-Hill.以上是本次填料精馏塔实验的报告，通过实验我们对填料精馏塔的工作原理和分离效果有了更深入的了解。
填料塔的操作规程
填料塔的操作规程一、控制参数塔操作控制的典型参数，其中6个流量参数：进料量、塔顶和塔釜产品流量、冷凝量、蒸发量和回流量。
除流量参数外，还有压力、塔釜液位、回流罐液位、塔顶产品组成和塔釜产品组成等参数。
精馏塔常用控制参数压力和液位控制是为了建立塔稳态操作条件，液位恒定阻止了液体累积，压力恒定阻止了气体累积。
对于一个连续系统，若不阻止累积就不可能取得稳态操作，也就不可能稳定。
压力是精馏操作的主要控制参数，压力除影响气体累积外,还影响冷凝、蒸发、温度、组成、相对挥发度等塔内发生的几乎所有过程。
产品组成控制可以直接使用产品组成测定值, 也可以采用代表产品组成的物性，如密度、蒸气压等。
最常用的是采用灵敏点温度。
二、填料塔操作瓶颈及解决方法任何一个设计都不可能把装置中的每个设备及每个设备中的每个部分设计在同一最大负荷百分数下操作,而许多工厂则希望采取各种手段使装置生产能力达到最大,这就使装置中的至少一个部分成为操作瓶颈,填料塔操作中,填料塔的任一部分、塔顶冷凝器、塔釜再沸器等都可能成为操作瓶颈,这里所指的瓶颈是指装置已达到设计负荷需进一步提高分离效率和生产能力,而装置中的某一设备或某一设备的某一部分限制了生产能力和分离效率的提高。
1、填料塔为操作瓶颈填料塔在设计气液负荷范围内操作可取得所需的分离效率,超过此负荷范围,会导致分离效率下降、压降升高泛塔等现象,多数情况下填料塔操作提高处理能力和分离效率的瓶颈是填料塔本身。
(1)填料塔处理能力的提高①增、降压操作若设备及工艺条件允许,适当增、降塔压是提高填料塔处理能力的最好办法。
在常压附近,提高压力可使处理量提高,低压、相对挥发度高及相对挥发度随压力变化不大时,增压操作对处理量提高最大。
压力较高,有时降低压力可提高处理能力,在高压、相对挥发度低及相对挥发度随压力升高而降低很大的场合,降压操作处理量提高较大。
②进料的预热填料塔进料以上填料段和进料以下填料段通常并不是在同一泛点百分数下操作,普通精馏通常为泡点进料,若将进料预热或预冷,可以使塔的上下段负荷发生变化,若进料段以下为操作瓶颈,热进料可降低塔釜热负荷和下段气液相负荷,代价为上段气液相负荷有所增加。
化工专业实验讲义
化学工程与工艺专业实验讲义化学工程与工艺专业教研室实验一二元汽—液平衡数据的测定 (1)实验二二氧化碳临界状态观测及P-V-T关系测定 (5)实验三三元液—液平衡数据的测定 (12)实验四乙苯脱氢制苯乙烯 (18)实验五煤油裂解制烯烃 (23)实验六填料塔液相轴向混合特性的测定 (26)实验七沸石催化剂的制备 (34)实验八反应精馏法制乙酸乙酯 (39)实验九恒沸精馏 (43)实验十填料塔分离效率的测定 (50)实验十一液膜分离法脱除废水中的污染物 (52)实验十二碳酸二甲酯生产工艺过程开发 (56)实验一二元汽—液平衡数据的测定汽液相平衡关系是精馏、吸收等单元操作的基础数据。
随着化工生产的不断发展，现有汽液平衡数据不能满足需要。
许多物系的平衡数据很难由理论直接计算得到，必须由实验测定。
平衡实验数据测定方法有两类，即直接法和间接法。
直接法中又有静态法、流动法和循环法等。
其中循环法应用最为广泛。
若要测得准确的汽液平衡数据，平衡釜是关键。
现已采用的平衡釜形式有多种，且各有特点，应根据待测物系的特征，选择适当的釜型。
用常规的平衡釜测定实验数据，需样品量多且测定时间长。
本实验用的小型平衡釜主要特点是釜外有真空夹套保温，可观察釜内的实验现象且样品用量少，达到平衡速度快，因而实验时间短。
一、实验目的1.测定常压下乙醇（1）－水（2）二元汽液平衡数据2.通过实验了解汽液平衡釜的构造，掌握二元汽液平衡数据的测定方法和技能。
3.应用计算机将lewis和colburn二人对乙醇（1）——水（2）在常压下测定的数据用Wilson方程回归得的能量参数，对于自己所得的数据的准确性进行校验。
二、实验原理和计算关联公式以水循环法测定气液平衡数据的平衡釜类型有多种多样，但基本原理都一样，如图1-1所示，当体系达到平衡时，A容器的温度不变，此时A和B中的组成不随时间变化，此时从A和B容器中取样分析，可以得到汽液平衡数据。
根据汽液平衡原理，当汽液两相达到平衡时，除了两相的温度，压力相等之外，任一组在两相中的逸度必须相等。
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• 1–电热包;2–蒸 馏釜;3–釜温度 计; 4–塔底取样段温 度计;5–塔底取 样装置;6–填料 塔; 7–保温夹套;8– 保温温度计;9– 塔顶取样装置; 10–塔顶取样段 温度计;11–冷凝 器
图2–31 填料塔分离效率实验装置图
E 实验步骤与方法
实验分别在正系统与负系统的范围下进行,其步骤如下 (1)正系统:取85(wt)%的甲酸–水溶液,略加一些水,使入釜的 甲酸–水溶液既处在正系统范围,又更接近共沸组成,使画理 论板时不至于集中于图的左端. (2)将配制的甲酸–水溶液加入塔釜,并加入沸石; (3)打开冷却水,合上电源开关,由调压器控制塔釜的加热量 与塔身的保温电流; (4)本实验为全回流操作,待操作稳定后,才可用长针头注射 器在上,下两个取样口取样分析;
107. 1 0.32 1
107. 6 0.41 1
107. 6 0.46 4
107. 1 0.52 2
106. 0 0.63 2
104. 2 0.74 0
102. 9 0.82 9
101. 8 0.90 0
0.024 5
0.10 2
0.16 2
0.27 9
0.40 5
0.48 2
0.56 7
0.71 8
实验十八 填料塔分离效率的测定
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A 实验目的
填料塔是生产中广泛使用的一种塔型,在进行设 备设计时,要确定填料层高度,或确定理论塔板数 与等板高度HETP.其中理论板数主要取决于系统 性质与分离要求,等板高度HETP则与塔的结构,操 作因素以及系统物性有关.
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A 实验目的
由于精馏系统中低沸组分与高沸组分表 面张力上的差异,沿着汽液界面形成了表 面张力梯度,表面张力梯度不仅能引起表 面的强烈运动,而且还可导致表面的蔓延 或收缩.这对填料表面液膜的稳定或破坏 以及传质速率都有密切关系,从而影响分 离效果.
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A 实验目的
本实验主要有两个目的: （1）了解系统表面张力对填料精馏塔效率的影 响机理; （2）测定甲酸–水系统在正,负系统范围的HETP.
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B 实验原理
在精馏操作中,由于传质与传热的结果,导致液 膜表面不同区域的浓度或温度不均匀,使表面 张力发生局部变化,形成表面张力梯度,从而引 起表面层内液体的运动,产生Marangoni 效应. 这一效应可引起界面处的不稳定,形成旋涡;也 会造成界面的切向和法向脉动,而这些脉动有 时又会引起界面的局部破裂,因此由玛兰哥尼 (Marangoni)效应引起的局部流体运动反过来 又影响传热传质.
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C 预习与思考
(5)为什么水–甲酸系统的y - x 图中,共沸点的 左边为正系统,右边为负系统 (6)估计一下正,负系统范围内塔顶,塔釜的浓度. (7)操作中要注意哪些问题 (8)设计记录实验数据的表格. (9)提出分析样品甲酸含量的方案.
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D 实验装置及流程
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B 实验原理
填料塔内,相际接触面积的大小取决于液膜的 稳定性,若液膜不稳定,液膜破裂形成沟流,使 相际接触面积减少.由于液膜不均匀,传质也不 均匀,液膜较薄的部分轻组分传出较多,重组分 传入也较多,于是液膜薄的地方轻组分含量就 比液膜厚的地方小,对正系统而言,如图2–29所 示,
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B 实验原理
本实验使用的精馏系统为具有最高共沸点的甲 酸-水系统.试剂级的甲酸为含 85(Wt)%左右的 水溶液, 水–甲酸系统的X–Y图如图2–30所示. 其汽液平衡数据如下:
102. 3
0.040 5
t/
℃
xH 2
O
yH2 O
104. 6 0.15 5
105. 9 0.21 8
本实验所用的玻璃填料塔内径为 31 mm,填料层 高度为 540mm,内装;4×4×1mm磁拉西环填料,整个 塔体采用导电透明薄膜进行保温.蒸馏釜为1000 ml 圆底烧瓶,用功率350W的电热碗加热.塔顶装有冷凝 器,在填料层的上,下两端各有一个取样装置,其上 有温度计套管可插温度计(或铜电阻)测温.塔釜加 热量用可控硅调压器调节,塔身保温部分亦用可控 硅电压调整器对保温电流大小进行调节 ,实验装置 如图2–31 所示.
0.82 6
0.90 7
0.95 1
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1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.2
0.435
1.0
xH O
2
图2-30 水-甲酸系统的x-y图
C 预习与思考
(1)何谓正系统,负系统 正负系统对填料塔的效 率有何影响 (2)从工程角度出发,讨论研究正,负系统对填料 塔效率的影响有何意义 (3)本实验通过怎样的方法,得出负系统的等板高 度(HETP)大于正系统的HETP (4)设计一个实验方案,包括如何做正系统与负系 统的实验,如何配制溶液(假定含85wt%甲酸的 水溶液500ml,约610g).
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B 实验原理
根据热力学分析,为使喷淋液能很好地润湿填 料表面,在选择填料的材质时,要使固体的表面 张力σSV大于液体的表面张力σLV.然而有时 虽已满足上述热力学条件,但液膜仍会破裂形 成沟流,这是由于混合液中低沸组分与高沸组 分表面张力不同,随着塔内传质传热的进行,形 成表面张力梯度,造成填料表面液膜的破碎,从 而影响分离效果.
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A正系统
B负系统
σ低
σ高
σ低
σ低
σ高
σ低
液体流向
液体流向
膜撕破，形成沟流
• 图2-29 表面张力梯度对液膜稳定性的影响
B 实验原理
由于轻组分的表面张力小于重组分,液膜薄的 地方表面张力较大,而液膜较厚部分的表面张 力比较薄处小,表面张力差推动液体从较厚处 流向较薄处,这样液膜修复,变得稳定.对于负 系统,则情况相反,在液膜较薄部分表面张力比 液膜较厚部分的表面张力小,表面张力差使液 体从较薄处流向较厚处,这样液膜被撕裂形成 沟流.实验证明,正,负系统在填料塔中具有不 同的传质效率,负系统的等板高度(HETP)可比 正系统大一倍甚至一倍以上.
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B 实验原理
根据系统中组分表面张力的大小,可将二元精 馏系统分为下列三类: （1）正系统:低沸组分的表面张力σ1较低,即 σ1< σh.当回流液下降时,液体的表面张力 σLV值逐渐增大. （2）负系统;与正系统相反,低沸组分的表面张 力σ1较高,即σ1 >σh.因而回流液下降过程中 表面张力σLV逐渐减小. （3）中性系统:系统中低沸组分的表面张力与高 沸组分的表面张力相近,即σ1 ≈σh,或两组 分的挥发度差异甚小,使得回流液的表面张力 值并不随着塔中的位置有多大变化.