精馏塔操作和全塔效率的测定
精馏塔的操作与全塔效率的测定实验报告
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精馏塔操作和全塔效率的测定
实验四精馏塔操作和全塔效率的测定一、实验目的1.充分利用计算机采集和控制系统具有的快速、大容量和实时处理的特点，进行精馏过程多实验方案的设计，并进行实验验证，得出实验结论。
以掌握实验研究的方法。
2.学会识别精馏塔内出现的几种操作状态，并分析这些操作状态对塔性能的影响。
3.学习精馏塔性能参数的测量方法，并掌握其影响因素。
4.测定精馏过程的动态特性，提高学生对精馏过程的认识。
二、实验内容本实验为设计型实验，学生应在教师的协助下，独立设计出完整的实验方案，并自主实施。
必须进行的实验内容为1〜3，可供选做的实验内容为4〜7，最少从中选做一个。
1.研究开车过程中，精馏塔在全回流条件下，塔顶温度等参数随时间的变化情况。
2测定精馏塔在全回流、稳定操作条件下，塔体内温度沿塔高的分布。
3测定精馏塔在全回流和某一回流比连续精馏时，稳定操作后的全塔理论塔板数、总板效率和塔体内温度沿塔高的分布。
4在部分回流、稳定操作条件下，测定塔体内温度沿塔高的分布和塔顶浓度随回流比的变化情况。
5.在部分回流、稳定操作条件下，测定塔体内温度沿塔高的分布和塔顶浓度随进料流量的变化情况。
6.在部分回流、稳定操作条件下，测定塔体内温度沿塔高的分布和塔顶浓度随进料组成的变化情况。
7.在部分回流、稳定操作条件下，测定塔体内温度沿塔高的分布和塔顶浓度随进料热状态的变化情况。
三、实验原理对于二元物系，如已知其汽液平衡数据，则根据精馏塔的原料液组成，进料热状况，操作回流比及塔顶馏出液组成，塔底釜液组成可以求出该塔的理论板数N T。
按照式（4-1）可以得到总板效率E T，其中N P为实际塔板数。
E T二出100%N P(4-1)部分回流时，进料热状况参数的计算式为Cpm (t BP ~"t F ) ■ r mq— rm(4-2)t F 进料温度，°c 。
t BP进料的泡点温度，c 。
C pm -—进料液体在平均温度（t F + t p ） /2下的比热， kJ/ (kmol .C) 0r m-进料液体在其组成和泡点温度下的汽化潜热， kJ/kmol 。
精馏塔的操作与全塔效率测定实验
24.03.2022
11
（1）适宜回流比的确定
初估操作回流比的方法
在漏液点和液泛点之间选择一合适的塔釜加 热量。
24.03.2022
12
（2）物料衡算 ① 总物料的平衡
FDW ——塔釜液位恒定为基准
② 轻组分的物料平衡
Fxf DD xWW x
——以灵敏板温度合格为标准
24.03.2022
13
2.部分回流操作得产品500ml,XD ≥93v%, XD≤3v%。
a.正常的操作参数P釜（20─40)×100Pa， 灵敏板温度 T灵（80—83）℃。
b.不正常现象的观察和调节。
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21
5.原始数据记录
实验物系：酒精水溶液 进料状态：常温 设备参数：塔板数=15 塔 径: 50mm 板 间 距: 100mm 开 孔 率: 3.8%
的 ， 也 姓 刘 ，长得
（2） 在塔中部适当位置加入待分离 料液；加料液中轻组分浓度愈高， 加料位置也愈高，加料位置将塔 分成上下二个塔段，上段为精馏 段，下段为提馏段。
24.03.2022
2
（3）在精馏段中上升蒸汽与回 流之间进行物质传递，使上 升蒸汽中轻组份不断增浓， 至塔顶达到要求浓度。
（4）在提馏段中下降液流与上 升蒸汽间的物质传递使下降 液流中的轻组份转入汽相， 重组份则相反，下降液流中 重组份浓度不断增浓，至塔 底达到要求浓度。
xD % xW v% T 灵 ℃
P釜/100Pa
F
L/h
全
95.2
回流 (v)
部分 回流
93.0 3.0 (v)
D
ml/mil
W
ml/min
R xF %
筛板塔精馏实验思考题答案
筛板塔精馏实验思考题答案【篇一：精馏塔数据处理和思考题】作及全塔效率的测定思考题1.精馏塔操作中，塔釜压力为什么是一个重要操作参数？塔釜压力与哪些因数有关？板式塔上气液两相发生错流运动。
液相为连续相，气相为分散相。
3.操作中增加回流比的方法是什么？（1）减少成品酒精的采出量或增大进料量，以增大回流比；（ 2）加大蒸气量，增加塔顶冷凝水量，以提高凝液量，增大回流比。
【篇二：化工原理实验思考题答案】 (1)实验2离心泵特性曲线的测定 ....................................................................................................... . (2)实验3 恒压过滤参数的测定 ....................................................................................................... . (3)实验4 气～汽对流传热实验 ....................................................................................................... . (4)实验5精馏塔的操作和塔效率的测定 (4)实验6填料吸收塔的操作和吸收总传质系数的测定 (5)板式塔流体流动性能的测定（筛板塔） (6)实验8 流化床干燥实验........................................................................................................ .. (8)实验9 伯努利方程验证........................................................................................................ .................... 8 实验1 单项流动阻力测定（1）启动离心泵前，为什么必须关闭泵的出口阀门？答：由离心泵特性曲线知，流量为零时，轴功率最小，电动机负荷最小，不会过载烧毁线圈。
(整理)板式精馏塔的操作
板式精馏塔的操作与塔效率的测定一、实验目的(1)熟悉板式塔的结构及精馏流程；(2)理论联系实际，掌握精馏塔的操作；(3)学会精馏塔塔效率的测定方法。
二、基本原理1．二元精馏过程的质量指标和操作变量精馏塔的进料通常是前一工序或另一精馏塔的出料，为简化讨论，认为它稳定不变。
二元精馏过程的质量指标是塔顶塔釜的轻组分含量d x 和w x 。
主要操作变量是塔顶采出率D 和塔釜加热量Qh 。
2．维持连续精馏过程稳定操作的条件(1)根据进料量及组成、产品的分离要求，严格维持物料平衡。
1）总物料平衡：塔的总进料量应恒等于总出料量。
即F = D + W当进料量大于出料量时，会引起淹塔；相反，出料量大于进料量时，会引起塔釜干料，最终都将破坏精馏塔的正常操作。
2)各组分的物料平衡：在满足总物料平衡的情况下，应同时满足轻组分物料平衡。
即w d f WxDx Fx +=由上述二式可知：为获得合格产品，必须保证一定的塔顶、塔釜采出率： w d w f x x x x F D --=和F D FW -=1 实际操作中，塔釜采出率W 一般是根据塔釜液位的高低来操作，而塔顶采出率D 的大小则直接影响着质量指标。
（2）精馏塔应有足够的分离能力。
在塔板数一定的情况下，正常的精馏操作要有足够的回流比，才能保证一定的分离效果，得到合格的产品。
而回流比的大小是由塔内热量衡算所决定，其中，塔釜加热量Qh 是个十分重要的操作变量。
（3）精馏塔操作时，塔内应有正常的气液负荷量，避免发生以下不正常的操作状况：1)严重的液沫夹带现象上升气流将塔板上的液体的一部分带至上层塔板，这种现象称为液沫夹带。
液沫夹带是一种与液体主流方向相反的流动，属返混现象，将使板效率降低。
液流量一定时，气速过大将引起大量的液沫夹带，严重时还会发生夹带液泛，破坏塔的正常操作。
2)严重的漏液现象精馏塔内，液体与气体在塔板上应进行错流接触，但是当气速较小时，部分液体会从塔板开孔处直接漏下。
板式精馏塔的操作与效率的测定实验报告
2.部分回流
提高回流比R，则能够提高塔顶产品浓度。回流比提高一是靠减小产品量，二是靠增加塔的加热速率和塔顶的冷凝量(增加冷却水量)，因而本实验在规定的条件下通过回流比R、塔底出料量W、加热量等几个参数的调节控制，寻找能够达到分离要求的较优的操作条件。
2.全塔效率
（4）
式中，NT、NP分别表示达到同样的分离要求所需的理论塔板数和实际塔板数。理论塔板可用M-T图解法求取。
（1）
（2）
联立以上两式可得：
； （3）
因此，当xF给定时，精馏条件受到上述两式的制约，即若规定了塔顶和塔底的产品浓度(xD和xW)，则不能再规定塔顶或塔底的采出率(D/F和W/F)，若规定了xD和D/F，就不能再规定xW和W/F了。
在规定的精馏条件下，DxD≤FxF，即D/F≤xF/xD，所以当D/F过分大时，即使该塔有足够的分离能力，也是不能达到预定的产品浓度xD。换句话说，在此情况下，即使进行全回流操作也是无法达到预定塔顶的浓度xD。
化学工程与工艺专业
化工原理实验报告
姓名
学院
专业班级
学号
指导教师
实验日期
评定成绩：
评阅人：
板式精馏塔的操作与效率的测定实验报告
一、实验目的
（1）了解板式精馏塔的构成和精馏流程；
（2）熟悉精馏塔的操作方法；
（3）掌握精馏塔的效率测定方法。
二、实验基本原理
精馏塔的操作和全塔效率的测定实验
0.1532
39914
0.9339
0.8468
塔釜
39427
1.0000
1.0000
0
0.0000
0.0000
以塔顶为例,具体的计算步骤如下:
乙醇的质量百分数
水的质量百分数
乙醇的摩尔分数
水的摩尔分数
利用理论塔板绘制软件，得到理论塔板数为11（含塔釜），所以全塔效率为
（2）在部分回流连续精馏操作时，根据进料组成 和分离要求（ ≥93%， ≤3%）。初步估计操作回流比R的大小，根据进料流量（2～4L/h）估算D和W。
同理，D=0.2887，塔顶采出率D/F=0.0656
2.5在进料量5.0L/h，回流量 ,采出量 下，回流比 =5.5，同样计算方法的如下表格
回流比5.5
水
乙醇
峰面积
质量百分数
摩尔分数
峰面积
质量百分数
摩尔分数
塔顶
4849
0.0781
0.1780
43621
0.9219
0.8220
塔釜
60228
1.0000
2.1 在进料量4L/h，回流量 ,采出量 下，回流比 =1.9，同样计算方法的如下表格
回流比1.9
水
乙醇
峰面积
质量百分数
摩尔分数
峰面积
质量百分数
摩尔分数
塔顶
2692
0.0653
0.1515
29374
0.9347
0.8485
塔釜
31851
1.0000
1.0000
0.0000
0.0000
利用理论塔板绘制软件，得到理论塔板数为11（含塔釜），所以全塔效率为
精馏塔的操作与塔效率的测定
试验十二精馏塔的操作与塔效率的测定一、试验目的1.了解填料塔各局部的构造及精馏过程2.生疏填料塔的操作方法3.学会测定精馏塔的总板效率和单板效率二、试验原理〔一〕维持稳定的精馏过程连续操作的条件；〔二〕依据进料量及组成、产品的分别要求，严格维持物料平衡。
1)总物料平衡---在精馏塔操作时，物料的总进料量应当等于总出料量，即：F =W +D当总物料量不平衡时，进料量大于出料量时，会引起淹塔；相反出料量大于进料量时，会引起塔釜干料，最终都将破坏精馏塔的正常操作。
2)各组分的物料平衡：在满足总物料平衡的条件下，应同时满足下式Fx =Dx +WxFi Di Wix , xD wi肯定的状况下，应严格保证馏出液 D 和釜液 W 的采出率为：D x -x W D= F W , F x -xd W F=1 -F假设塔顶采出率 D/F 过大，即使精馏塔有足够的分别力量，在塔顶仍不能获得规定的合格产品。
〔三〕精馏塔应当有足够的分别力量。
在塔板数肯定的状况下，正常的精馏操作过程要有足够的回流比，才能保证肯定的分别效果，才能获得合格的产品。
一般应跟据设计的回流比严格掌握回流量，回流量=RD.〔四〕应有正常的气液负荷量，避开发生以下不正常操作。
(1)填料塔操作时，液体自塔上部进入，均匀喷洒在截面上，在填料层内液体沿填料外表呈膜状流下，气体自塔下部进入，通过填料缝隙中的自由空间从塔上部排出，气液两相在填料内进展逆流接触，填料上液膜外表为气液两相的主要传质外表，液体能否成膜与填料外表的润湿有关，因此正确选择填料与填料的外表处理有关。
(2) 填料塔在低气速下操作，气速造成的阻力较小，液膜厚度与气体流量关系不大，此时液相为分散相，气体为连续相。
随气速增加，液膜增厚，塔内自由面积削减，塔压降加大。
当气液流量到达某肯定值时，气液两相交互作用猛烈，会消灭液泛现象；塔内滞液量增加，液相转为连续相，气相转化为分散相，以气液形式穿过液层，此时液体返混和气体的液沫夹带现象严峻，传质效果极差，因此填料塔的操作肯定要掌握在某一气液比范围内。
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实验四精馏塔操作和全塔效率的测定
一、实验目的
1.充分利用计算机采集和控制系统具有的快速、大容量和实时处理的特点，进行精馏过程多实验方案的设计，并进行实验验证，得出实验结论。
以掌握实验研究的方法。
2.学会识别精馏塔内出现的几种操作状态，并分析这些操作状态对塔性能的影响。
3.学习精馏塔性能参数的测量方法，并掌握其影响因素。
4.测定精馏过程的动态特性，提高学生对精馏过程的认识。
二、实验内容
本实验为设计型实验，学生应在教师的协助下，独立设计出完整的实验方案，并自主实施。
必须进行的实验内容为1〜3，可供选做的实验内容为4〜7，最少从中选做一个
1.研究开车过程中，精馏塔在全回流条件下，塔顶温度等参数随时间的变化情况。
2测定精馏塔在全回流、稳定操作条件下，塔体内温度沿塔高的分布。
3测定精馏塔在全回流和某一回流比连续精馏时，稳定操作后的全塔理论塔板数、总板效率和塔体内温度沿塔高的分布。
4在部分回流、稳定操作条件下，测定塔体内温度沿塔高的分布和塔顶浓度随回流比的变化情况。
5.在部分回流、稳定操作条件下，测定塔体内温度沿塔高的分布和塔顶浓度随进料流量的变化情况。
6.在部分回流、稳定操作条件下，测定塔体内温度沿塔高的分布和塔顶浓度随进料组成的变化情况。
7.在部分回流、稳定操作条件下，测定塔体内温度沿塔高的分布和塔顶浓度随进料热状态的变化情况。
三、实验原理
对于二元物系，如已知其汽液平衡数据，则根据精馏塔的原料液组成，进料热状况，操作回流比及塔顶馏出液组成，塔底釜液组成可以求出该塔的理论板数N T。
按照式（4-
1 ）
可以得到总板效率E T，其中N P为实际塔板数。
E T二业100%
N P
(4-1)
部分回流时，进料热状况参数的计算式为
C pm (t BP - t F ) r m
(4-2)
q 二
r m
式中：
t F――进料温度，C。
t BP――进料的泡点温度，C。
C pm进料液体在平均温度(t F + t P)12下的比热，kJ/ (kmol.C)。
r m - 进料液体在其组成和泡点温度下的汽化潜热，kJ/kmol。
C Pm=C i Mx i+C2Mx2，kJ/ (kmol.°C)(4-3)
r m=r i Mx计“MX2，kJ/kmol (4-4)
式中：
C pi, C P2――分别为纯组份1和组份2在平均温度下的比热，kJ/ (kg . C)o
r i，「2 --- 分别为纯组份1和组份2在泡点温度下的汽化潜热，kJ/kg o
M, M――分别为纯组份1和组份2的质量，kg/kmol。
X i, X2――分别为纯组份1和组份2在进料中的分率。
四、实验装置的流程
实验室共有8套筛板精馏塔可供实验用，实验装置流程示意图如图4-1所示。
筛板精馏塔的主要参数为：
塔板直径：50mm板间距：100mm筛孔直径：2mm开孔率：6.6%;塔板数：7 (第五套设备为9);进料板位置：从塔顶开始第5、6板；进料槽数量：2;进料泵最大流量：4L/h ;进料加热器功率：400W 塔釜最大加热功率：800W
r —0.2993
V = ---------
进料流量与蠕动泵转速的关系：21.41 (4-5)
式中：V—流量，L / h ; r —转速，转/分
质量浓度与折光指数的关系(30C)：w =58.84 -42.6他(4-6 )
式中：w—质量分率；n D —折光指数
可供实验的物系：乙醇/正丙醇。
五、实验步骤举例
以测定乙醇/正丙醇二元物系精馏分离过程全回流条件下全塔效率为例。
1.实验前准备工作
将阿贝折光仪配套的超级恒温水浴调整运行到所需的温度 (30C)，并记下这个温度。
配制一定浓度的乙醇/正丙醇混合液，然后加到进料槽中。
在精馏塔釜中加入其容积2/3 的乙醇/正丙醇混合液。
2.全回流操作
向塔顶冷凝器通入冷却水，接通塔釜加热器电源，设定加热功率进行加热。
当塔釜中液体开始沸腾时，注意观察塔内气液接触状况，当塔顶有液体回流后，适当调整加热功率，
使塔内维持正常的操作状态。
进行全回流操作至塔顶温度保持恒定5分钟后，在塔顶和塔釜分别取样，用阿贝折光仪测量样品浓度。
阿贝折光仪的使用方法见本实验附录。
3.实验结束后，停止加热，待塔釜温度冷却至室温后，关闭冷却水，一切复原，并打扫实验室卫生，将实验室水电切断后，方能离开实验室。
图4.1 实验装置流程示意图
六、注意事项
1.本实验过程中，要特别注意安全，严禁干烧加热器，以免发生触电事故。
2.本实验用计算机不能作为他用，不能删除和添加任何程序，计算机不能带电插拔外设接口。
3.开车时必须先接通冷却水，方能进行塔釜加热，停车时则反之。
4.使用阿贝折光仪测浓度时，一定要按给出的质量百分浓度一一折光指数关系曲线的要求控制折光仪的测量温度，在读取折光指数时，一定要同时记录其测量温度。
七、报告内容
1.画出在全回流条件下，塔顶温度随时间的变化曲线。
2画出精馏塔在全回流和部分回流、稳定操作条件下，塔体内温度和浓度沿塔高的分布曲线。
3.计算出全回流和部分回流条件下的总板效率。
4写出选做的实验结果。
5.回答如下思考题：
⑴在精馏操作过程中，回流温度发生波动，对操作会产生什么影响？
⑵在板式塔中，气体、液体在塔内流动中，可能会出现几种操作现象？
⑶如何判断精馏塔内的操作是否正常合理？如何判断塔内的操作是否处于稳定状
态？
八、附录
㈠附表常压下乙醇——正丙醇汽液平衡数据
（二）阿贝折光仪的使用方法
1. 了解浓度一一折光指数标定曲线的适用温度
2.看超级恒温水浴的触点温度计的设定温度是否在标定曲线的适用温度附近。
若不是，则需调整至适用温度。
3.启超级恒温水浴，待恒温后，看阿贝折光仪测量室的温度是否正好等于标定曲线的适用温度。
若否，则应适当调节超级恒温水浴的触点温度计，使阿贝折光仪测量室的温度正好等于标定曲线的适用温度。
4.用折光仪测定无水乙醇的折光指数，看折光仪的“零点”是否正确。
5.测定某物质的折光指数的步骤如下：
⑴ 测量折光指数时，放置待测液体的薄片状空间可称为“样品室”。
测量之前应用镜头纸将样品室的上下磨砂玻璃表面擦拭干净，以免留有其它物质影响测定的精确度。
⑵ 在样品室关闭且锁紧手柄的挂钩刚好挂上的状态下，用医用注射器将待测的液体从样品室侧面的小孔注入样品室内，然后立即旋转样品室的锁紧手柄，将样品室锁紧（锁紧即可，但不要用力过大）。
⑶ 调节样品室下方和竖置大圆盘侧面的反光镜，使两镜筒内的视场明亮。
⑷ 从目镜中可看到刻度的镜筒叫“读数镜筒”，另一个叫“望远镜筒”。
先估计一下样品的折光指数数值的大概范围，然后转动竖置大圆盘下方侧面的手轮，将刻度调至样品折光指数数值的附近。
⑸转动目镜底部侧面的手轮，使望远镜筒视场中除黑白两色外无其他颜色。
在旋转竖置大圆盘下方侧面的手轮，将视场中黑白分界线调至斜十字线的中心（如附图4-1 所示）
⑹读数镜筒中看到的右列刻度读数则为待测物质的折光指数数值N D （如附图4-2所
示）。
根据读得的折光指数数值N D和样品室的温度，从浓度一一折光指数标定曲线查该样品的质量分率。
6.要注意保持折光仪的清洁，严禁污染光学零件，必要时可用干净的镜头纸或脱脂棉轻轻地擦拭。
如光学零件表面有油垢，可用脱脂棉蘸少许洁净的汽油轻轻地擦拭。
附图 4.2 附图 4.3。