精馏实验报告

XX大学化学化工学院

设计性实验报告

实验课程化工原理实验

实验项目连续性精馏实验设计及性能测试

专业化学工程与工艺班级

学号姓名XXX

指导教师

时间年月日

摘要：在常压操作条件下，利用筛板塔对乙醇-正丙醇体系进行了实验研究，采用间歇精馏与连续精馏结合的方法，通过实验用工程模拟的方法通过模拟测定精馏塔中测定乙醇-正丙醇体系混合液在全回流状态下和部分回流比的状况下的操作状况，考察这些参数对精馏过程的影响，从而计算塔板效率和总板效率，最终得以提高塔板效率,并根据实验提出了创新性建议。

关键词：筛板式精馏塔；乙醇-正丙醇体系；全回流；理论塔板数；全塔效率；

Abstract: The experiment was carried out in ethanol-n-propanol system at normal pressure by using sieve-tray. When adopt the method of combination of continuous distillation and batchdistillation , this experiment with engineering simulation method through the simulation of the column was ethanol-n-propanol system mixture in all the backflow state of the operation status, then calculates tower board efficiency and general board efficiency, and analyzes the main factors of influence veneer efficiency, finally able to improve the efficiency of the tray. Also, some innovative proposals were presented for the experiment.

Keywords: Sieve-tray; Ethanol-n-propanol System ; Total reflux; Theoretical tower number plate; The tower efficiency.

前言：精馏是实现液相混合物液液分离的重要方法，而精馏塔是化工生产中进行分离或称的主要单元，板式精馏塔为主要形式。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主板下降的回流液，在塔板上实现多次接触，进行传热与传质，使混合液达到一定程度的分离。对于双组分混合液的蒸馏，若已知汽液平衡数据，测得塔顶流出液组成D X 、釜残液组成W X ，液料组成F X 及回流比R 和进料状态，就可用图解法在y x 图上求出理论塔板数T N 。塔的全塔效率T E 为理论塔板数与实际塔板数N 之比。精馏塔的可以根据液相通过测定塔板的浓度变化进行计算。

1.实验部分

1.1实验原理

在板式精馏塔中，混合液的蒸汽逐板上升，回流液逐板下降，气液两相在塔板上接触，实现传质、传热过程而达到分离的目的。如果在每层塔板上，上升的蒸汽与下降的液体处于平衡状态，则该塔板称之为理论塔板。然而在实际操做过程中由于接触时间有限，气液两相不可能达到平衡，即实际塔板的分离效果达不到一块理论塔板的作用。因此，完成一定的分离任务，精馏塔所需的实际塔板数总是比理论塔板数多。

精馏之所以能使液体混合物得到较完全的分离，关键在于回流的应用。回流包括塔顶高浓度易挥发组分液体和塔底高浓度难挥发组分蒸气两者返回塔中。汽液回流形成了逆流接触的汽液两相，从而在塔的两端分别得到相当纯净的单组分产品。塔内汽液两相流动状况主要由塔釜加热量、塔顶回流量、加料量和物性等因素所决定。塔顶回流入塔的液体量与塔顶产品量之比，称为回流比，它是精馏操作的一个重要控制参数，它的变化影响精馏操作的分离效果和能耗。

全塔效率（总板效率）是指在一定操作状况下，将组分F x 分离成W x 与D x 时所需的理论板数与全塔实际板数之比，即E T ＝N T /N P ×100%，其中N T 为塔内所需理论板数（不包括塔釜），N P 为塔内实际板数，本装置为8块。影响塔板效率的因素很多，大致可归纳为：流体的物理性质（如粘度、密度、相对挥发度和表面张力等）、塔板结构以及塔的操作条件等。板式塔内各层塔板上的气液相接触效率并不相同，全塔效率简单反映了塔内塔板的平均效率，它反映了塔板结构、物系性质、操作状况对塔分离能力的影响，一般由实验测定。

全回流操作时，操作线在y ～x 图上为对角线，根据塔顶、塔釜组成在操作线和平衡线之间作阶梯，即可得到理论板数。部分回流时，可由已知的双组分物系的平衡关系，通过实验测得塔顶产品组成x D 、料液组成x F 、残液组成x W 、热状态q 、回流比R 、进料温度等参数，即能用图解法求得N T 。

表一 常压下乙醇—正丙醇汽液平衡数据

x 0 0.126 0.188 0.210 0.358 0.461 0.546 0.600 0.663 0.884 1.000 y

0.240 0.318 0.349 0.550 0.650 0.711 0.760 0.799 0.914 1.000

回流是精馏操作得以实现的基础。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分离效果和能耗。回流比存在两种极限情况：最小回流比和全回流。本实验处于全回流情况下，既无任何产品采出，又无原料加入，此时所需理论板最少，又易于达到稳定，可以很好的分析精馏塔的性能。影响塔板效率的因素很多，大致可归结为：流体的物理性质（如粘度、密度、相对挥发度和表面张力等）、塔板结构以及塔的操作条件等。由于影响塔板效率的因素相当复杂，目前塔板效率仍以实验测定给出。

板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数，有两种定义方法。 总板效率E ：

1001

⨯-=

P

T t N N E % 式中：t E ——总板效率； T N ——理论板数 （包括塔釜）；

P N ——实际板数

总板效率数值通常由实验测定。实验所选用的体系是乙醇—正丙醇，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，通过使用阿贝折光仪来分析料液的折射率，从而得到浓度。在实验温度下，该混合料液的折射率与质量分数（以乙醇计）的关系如下：

D

42.6132n

-58.8441m =

式中： ——料液的质量分数（

）；

——料液的折射率（

）。

部分回流时，进料热状况参数的计算式为

q=[c pm (t b -t F ) +r m ]/r m

式中t F ——进料温度，o C ；