超重力精馏实验方案.doc

超重力精馏试验方案
试验目:
研究折流式超重力精馏机在不一样操作条件下（转速、 回流液量及回流比）改变对传质性能影响; 寻求一定产品浓度条件下超重力精馏机最大产量、 操作条件及过程参数
试验步骤及说明:
试验在三层折流旋转床内进行, 每层各装有10个静圈和10个动圈, 设置2个进料口, 分别进料1对应上1层为精馏段, 下2层为提留段; 进料2对应上2层为精馏段, 下1层为提留段, 以适应不一样进料状态, 试验步骤见图1。由再沸器产生蒸汽从折流旋转床切向进口进入下层转子, 在床内沿折流路径经过高速转子, 从下层转子中心离开进入上一层转子外缘, 经过一样折流路径进入最上一层转子, 最终从中心离开, 经过出汽管进入塔顶冷凝器冷凝; 部分冷凝液作为回流, 经过转子流量计计量后, 从回流管进入上层转子, 经静盘中心处导流管均匀分布于动盘内圈, 在转子内与蒸汽逆流接触后被甩出转子, 经旋转床外壳搜集后由导流管引入下层转子中心, 最终从下层转子甩出, 由出料管进入塔底再沸器, 部分气化回流; 另一部分冷凝液作为产品经转子流量计计量后进入产品储槽; 原料从高位槽下来经转子流量计计量后进入1、 2层（或2、 3层, 依据进料状态决定）转子中间, 残液从再沸器液封管自动溢出, 旋转床转速由电机变频器调整。
关键试验设备及仪器
3层立式折流旋转床1台: 3层转子, 按等同截面积设计, 静圈最外层高度70mm,共10圈; 动圈最外层高度75mm, 整个转子厚度95mm; 尺寸见下表

层号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
静圈高度mm
70
70
69
69
68
67
66
64
61
55
静圈直径mm
750
713
674
633
589
541
488
430
361
277
动圈高度mm
75
75
74
73
73
71
70
67
64
54
动圈直径mm
732
694
654
611
565
515
460
397
322
222

再沸器一只, 20m2
冷凝器一只, 25m2
储罐二只, 容积1.5m3
玻璃温度计二只, 精度0.1℃, 一只量程0~150℃, 另一只0~100℃
调速防爆电机一台, 型号YB132M-4,防爆等级dⅡAT2, 功率7.5kW
变频器一台: DZB系列, 11Kw,调频范围0~50Hz
手持数字测速仪一台, 型号SZG441A, 量程10~99999r/min
玻璃转子流量计四台, LZB-15, 量程50~500L/h, 一台; 量程100~1000L/h, 两台; 150~1500一台
U型差压计一支, 正确到1mm, 水做指示剂
气相色谱仪一台, 型号LAPC-64
试验内容
本试验采取乙醇-水系统在全回流及部分回流操作条件下对折流式超重力旋转床传质性能进行研究, 影响折流式超重力旋转床传质性能（传质效率即理论板数）参数关键有三个: 液量、 转数和回流比, 试验采取固定其中两个参数, 改变另一个方法进行研究。
A、 全回流条件下, 一定回流液量下, 用调频器调整转数, 测定转数对传质效率影响
B、 全回流条件下, 一定转数下, 调整回流液量, 测定回流液量对传质效率影响
C、 部分回流条件下, 一定回流比下, 一定回流液量下, 测定转数对乙醇浓度影响
D、 部分回流条件下, 一定回流比下, 一定转数下, 测定液量对乙醇浓度影响
E、 部分回流条件下, 一定液量下, 一定转数下, 测定回流比对乙醇浓度影响
F、 改变进料浓度, 测定不一样操作条件下（液量、 转数、 回流比）对乙醇浓度影响
试验过程要测定关键数据有
LAPC-64气相色谱仪分析冷凝器出口和再沸器中乙醇水溶液浓度
手持式数字测速仪测定旋转床转数
温度计测定旋转床出口管中蒸汽温度及再沸器中液体温度
转子流量计计量回流液、 料液及产品流量
用U管压差计计量旋转床总压降
试验步骤
1、 打开电机电源、 打开调频器电源、 开启折流式旋转床, 调整调频器将转子固定在一定转速下
2、 打开冷凝器进出口阀门, 让冷却水进入冷凝器
3、 打开蒸汽阀门加热再沸器中乙醇水溶液
调整蒸汽阀门, 控制一定回流量, 待系统稳定半小时后, 取塔顶冷凝液及再沸器内乙醇4、 水溶液样品, 分析溶液中乙醇含量
5、 调整调频器, 反复步骤4, 整个试验取3个转速
6、 调整蒸汽阀门, 改变回流量, 反复步骤4、 5整个试验取3个回流量
7、 做完完全回流后, 做部分回流, 固定转速, 固定原料和产品流量, 调整蒸汽阀门控制回流量及回流比, 待系统稳定后, 取塔顶冷凝液和再沸器内溶液, 分析乙醇含量, 然后再分别改变转速、 回流量、 回流比以及原料液浓度等操作参数
8、 试验完成后, 关掉蒸汽阀门, 等旋转床内蒸汽全冷凝回流后, 再关掉整个系统水电
试验结果及讨论
1、 理论板数确定
采取乙醇水系统进行试验, 可依据塔顶及塔底乙醇浓度, 用图解法或逐板计算法得到理论板数, 图解法误差比较大, 故采取逐板计算法, 经过计算机编程计算理论板数, 塔釜视为一块理论板, 计算过程中, 乙醇水溶液气液平衡关联式以下:
y=
式中x、 y分别为液相和气相中乙醇摩尔分率, α为乙醇水溶液相对挥发度, 乙醇水溶液为非理想溶液, 其相对挥发度随浓度改变而改变, 采取下式:
x≤0.3时, α=
x≥0.3时, α=0.8938x
关联式平均偏差0.75%, 最大偏差5.9%

固定转速1000r/min, 测定部分回流条件下传质性能
转速n r/min
进料浓度XF, W%
进料量F L/h
回流量L L/h
产品量D L/h
回流比R
产品浓度XD W%
釜液浓度XW W%
1000
~40
400
320
160
2

1000
~40
800
640
320
2

1000
~40
1000
800
400
2

1000
~20
400
160
80
2

1000
~20
800
320
160
2

1000
~20
1000
400
200
2

1000
~10
800
160
80
2

1000
~10
1000
200
100
2

1000
~40
400
480
160
3

1000
~40
800
960
320
3

1000
~40
1000
1200
400
3

1000
~20
400
240
80
3

1000
~20
800
480
160
3

1000
~20
1000
600
200
3

1000
~10
800
240
80
3

1000
~10
1000
300
100
3

1000
~40
400
640
160
4

1000
~40
800
1280
320
4

1000
~40
1000
1600
400
4

1000
~20
400
320
80
4

1000
~20
800
640
160
4

1000
~20
1000
800
200
4

1000
~10
800
320
80
4

1000
~10
1000
400
100
4

分别调整转速为600r/min和400r/min,反复上述试验步骤