化工原理试验PPT文档.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,化工原理实验,福州大学化工原理实验室,二一五年五月修订,精馏实验,1,2,乙醇水实验装置,板式塔,填料塔,3,一、实验目的,五、汽液接触状况,二、实验任务,六、操作要点,三、实验原理,七、数据处理,四、实验流程,八、实验报告要求,实验六精馏实验,福州大学化工原理实验室,4,一、实验目的,熟悉精馏的工艺流程。,了解筛板塔和填料塔的结构。,掌握精馏塔的操作方法。,掌握全塔效率、等板高度的测定方法。,5,全塔效率（板式塔）,等板高度（填料塔）,乙醇水精馏实验,二、实验任务,6,三、实验原理,-,板式塔,（,1,）板式塔是使用量大、运用范围广的重要气、液传质设备，评价塔板好坏一般考虑处理量、板效率、阻力降、弹性和结构等因素。,在塔设备的实际操作中，由于受到传质时间和传质面积的限制，以及不同进料位置、进料浓度、进料量、回流比等其它因素的影响，一般不可能达到汽液平衡状态，实际塔板的分离作用低于理论塔板，因此，我们可以用全塔效率和单板效率来表示塔的分离效果。,7,三、实验原理,-,板式塔,（,2,）,式中,全塔效率；,实际塔板数；,理论塔板数,全塔效率,全塔效率（也称总板效率）和单板效率是反映塔板性能及操作好坏的重要指标，影响板效率的因素很多，,当板型、体系决定以后，操作条件中塔板上的气、液流量是影响板效率的主要因素。,8,1,、填料塔传质机理,填料塔属于连续接触逆流操作，液体靠重力沿填料表面下降，与上升的气体接触，从而实现传质，填料提供所需的传质面积，如右图所示。填料充满塔内的有效空间，空间利用率很高。,填料塔传质机理示意图,三、实验原理,填料塔,（,1,）,9,3,、填料塔适用对象,对于真空精馏和常压精馏，填料塔的效率较高，其原因在于填料充分利用了塔内空间，提供了大的传质面积，使得汽液两相可以充分接触传质。,2,、等板高度,式中，,理论塔板数,填料层总高,三、实验原理,填料塔,（,2,）,10,x,D,，,x,F,，,x,W,，,R,，,q,，汽液平衡数据。,三、实验原理,无论是求全塔效率还是求等板高度，都必须知道理论塔板数，那么如何求理论塔板数？,计算法,图解法,对于二元物系，图解法求理论塔板数，必须知道哪些数据？如何获得这些数据？,11,全回流条件下理论塔板数的求解,12,线,平衡曲线,精馏段操作线,提馏段操作线,部分回流理论塔板数的求解,13,四、实验流程,-,乙醇水精馏塔（板式塔）,14,设备参数：,塔 径,:50mm,板间距,:100mm,开孔率,:3.8%,仪表参数,：,回流流量计量程,6,60ml/min,产品和进料流量计量程均为,2.5,25ml/min,加热功率（可调）,0,2.5 kw,四、实验流程,-,乙醇水精馏塔（板式塔）,乙醇水,精馏塔有筛板塔和填料塔，其中筛板塔共有,15,块塔板，塔身设有一节玻璃视盅，如下图所示。,15,四、实验流程,乙醇水精馏塔（填料塔）,16,填料塔的主要特点有：生产能力大、分离效率高、压降小、操作弹性大、持液量小。,四、实验流程,乙醇水精馏塔（填料塔）,实验室有两套填料精馏塔。,玻璃弹簧填料,不锈钢弹簧填料,17,转子流量计,实验中的料液进料量、回流比等是通过转子流量计的针形阀控制的。,18,不同转子流量计的正确读数位置示意图,读数位置,19,灵敏板,什么是灵敏板？有何用途？,在精馏塔内，某些塔板处的温度对外界干扰因素的反应特别敏感，即当操作条件发生变化时，这些塔板上的温度将发生显著变化，这种塔板就称为,灵敏板,。,精馏操作，在一定总压下，塔顶温度和塔底温度是馏出液组成的直接反应。当受到某一外界因素干扰（如,x,F,，,R,等），全塔各板的组成将发生变动，全塔的温度分布也将发生相应的变化，但并不是每块板上温度的变化都一样（如图,1,所示）。,20,在高纯度分离时，典型的温度分布曲线如图,2,所示，因此不能用测量塔顶温度的方法以来控制馏出液组成的质量。,塔顶,塔底,塔板序号,温度,温度,塔底,塔板序号,塔顶,图,1,图,2,21,图,3,采出率变化时的温度分布,塔顶,塔底,塔板序号,温度,变化前,灵敏板,采出率过大,温度,塔底,塔板序号,塔顶,变化前,灵敏板,回流比变小,图,4,回流比变化时的温度分布,生产中所测的塔中部温度就是灵敏板温度。,22,筛板塔塔板结构示意图,筛板的主要结构包括：筛孔、溢流堰、降液管。,入口堰,降液管,筛孔,溢流堰,降液管,受液区,筛板结构,23,降液管,为相邻两层塔板之间的液体通道。,筛孔,是板上的气体通道，上升的气流经筛孔分散后穿过板上液层，造成气液两相间的密切接触与传质。,溢流堰,的作用是为了使板上维持一定高度的液层。,筛孔、溢流堰、降液管的作用,24,1.,气液两相在塔内的流动方式：,五、气液流动方式与接触状况,总体上逆流，,在板上错流。,25,工业生产中，气液两相接触一般为泡沫状况或喷射状况。,鼓泡,液体为连续相,气体为分散相,传质阻力较大,2.,气液两相接触状况：,喷射,气体为连续相,液体为分散相,传质较好。,泡沫,液体为连续相,气体为分散相,传质较好。,五、气液流动方式与接触状况,26,板式塔的不正常操作,液泛,在操作过程中，塔板上液体下降受阻，并逐渐在板上积累，直到充满整个板间（淹塔），从而破坏了塔的正常操作，这种现象称为液泛。,1,、降液管液泛,原因：液体流量或气体流量过大。,液泛,2,、夹带液泛,原因：气速,液沫夹带,夹带液泛,27,当气体通过筛孔的速度较小时，一部分液体从筛孔直接落下，这种现象称为漏液。,板式塔的不正常操作,严重漏液,1,、随机性漏液,原因：液层的起伏波动。（漏液的筛孔不断变化着,),漏液,2,、倾向性漏液,原因：液面落差。,(,塔板入口侧引起持续漏液,),板上液层，气流量 及开孔率 ，都会使漏液加剧。,28,六、操作要点,1,、全回流操作,（,1,）在塔釜内置入,10,30,v,%,的乙醇水溶液，釜位近液位计处。,（,2,）开启加热电源，打开塔顶冷凝器进水阀。塔釜加热，塔顶冷凝，不加料，不出产品。,（,3,）待回流转子流量计的转子浮起来,10min,之后（塔内建立起稳定的浓度分布）同时取样分析塔顶,x,D,与塔釜,x,W,（板式塔）,根据,x,D,与塔釜,x,W,可作图得到该塔的理论板数并求得全塔效率。,29,操作要点（板式塔）,2,、,部分回流时,，建议将进料流量维持在,2-4L/h,左右，回流比控制在,2,3,，塔釜液面维持恒定，待塔操作稳定后，在原料储槽、塔顶、塔釜取样进行分析，测取数据。,若灵敏板温度发生急剧上升，可采取,D=0,，,F,，,W,的措施。,3,、,实验完毕,后，停止加料，关闭塔釜加热，待一段时间后（视盅内无下降料液时），切断塔顶冷凝器的供水。,30,操作要点（填料塔）,1,、在原料储槽和塔釜内加入一定量的,15,20,的水和乙醇混合液,釜位近液位计处。,2,、,全回流操作：,开启加热电源加热，并注意观察玻璃视盅中的汽液接触状况和塔釜压力，及时调整加热电压并打开冷凝水。,当发现回流转子流量计转子浮起时开始计时，,30,分钟后取样,分析塔顶和塔釜浓度,。,31,3,、,部分回流操作：,开启进料泵进料，并调整加热电压和塔顶、塔釜出料量，此时可根据物料衡算粗估塔顶,D,。,待塔操作稳定后，在原料储槽、塔顶、塔釜取样进行,分析，测取,数据。,4,、,关闭,加热电源，保持冷却水继续流通,10min,，结束实验。,操作要点（填料塔）,32,乙醇和水混合液进料的摩尔汽化热，,(kJ/kmol),乙醇和水混合液进料的摩尔热容，,(kJ/kmol,K),、,分别为进料组成下的泡点温度和进料液温度，；,如何求取？,如何记录？,（一）实验数据处理所需数据：,x,D,x,F,x,W,R,q,汽液平衡数据。,（二）实验数据处理注意点：,进料热状况参数计算,七、实验数据处理,33,八、实验报告要求,实验报告总体要求同以前的实验。,实验结果讨论：,1,、全回流的使用场合,2,、什么叫回流比？精馏中为什么要引入回流比？,试说明回流的作用。,3,、影响全塔效率或等板高度的主要因素,4,、操作条件变化对精馏的质量和产量有何影响,34,