筛板塔精馏过程实验
一． 实验目的
1． 了解筛板精馏塔及其附属设备的基本结构，掌握精馏过程的基本操作方法。 2． 学会判断系统达到稳定的方法，掌握测定塔顶、塔釜溶液浓度的实验方法。 3． 学习测定精馏塔全塔效率和单板效率的实验方法，研究回流比对精馏塔分离效率的影响。 二．基本原理
1． 图解法求理论塔板数NT
图解法又称麦卡勃－蒂列（McCabe－Thiele）法，简称M－T法，其原理与逐板计算法完全相同，只是将逐板计算过程在y－x图上直观地表示出来。
精馏段的操作线方程为：
式（8－1）
提馏段的操作线方程为：
式（8－2）
式中， ym+1 －提馏段第m+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数；
xm －提馏段第m块塔板下流的液体组成，摩尔分数；
xW －塔底釜液的液体组成，摩尔分数；
L' －提馏段内下流的液体量，kmol/s；
W －釜液流量，kmol/s。
加料线（q 线）方程可表示为：
式（8－3）
其中，
式中， q －进料热状况参数；
rF －进料液组成下的汽化潜热，kJ/kmol；
tS －进料液的泡点温度，℃；
tF －进料液温度，℃；
cpF －进料液在平均温度下的比热容，kJ/（kmol℃）；
xF －进料液组成，摩尔分数。
回流比 R 的确定： 式（8－4）
式中，L－回流液量，kmol/s；
D－馏出液量，kmol/s。
式（8－4）只适用于泡点下回流时的情况，而实际操作时为了保证上升气流能完全冷凝，冷却水量一般都比较大，回流液温度往往低于泡点温度，即冷液回流。
如图8－1所示，从全凝器出来的温度为tR、流量为L的液体回流进入塔顶第一块板，由于回流温度低于第一块塔板上的液相温度，离开第一块塔板的一部分上升蒸汽将被冷凝成液体，这样，塔内的实际流量将大于塔外回流量。
图8－1塔顶回流示意图
（1）全回流操作
在精馏全回流操作时，操作线在 y－x 图上为对角线，如图 8－2所示，根据塔顶、塔釜的组成在操作线和平衡线间作梯级，即可得到理论塔板数。
图8－2 全回流时理论板数的确定
（2）部分回流操作
部分回流操作时，如图8－4，图解法的主要步骤为：
A．根据物系和操作压力在y－x筛板塔图上作出相平衡曲线，并画出对角线作为辅助线；
B．在x轴上定出x＝xD、xF、xW三点，依次通过这三点作垂线分别交对角线于点a、f、b；
C．在y轴上定出yC＝xD/(R+1)的点c，连接a、c作出精馏段操作线；
D．由进料热状况求出q线的斜率q/（q-1），过点f作出q线交精馏段操作线于点d；
E．连接点d、b作出提馏段操作线；
F．从点a开始在平衡线和精馏段操作线之间画阶梯，当梯级跨过点d时，就改在平衡线和提馏段操作线之间画阶梯，直至梯级跨过点b为止；
G．所画的总阶梯数就是全塔所需的理论踏板数（包含再沸器），跨过点d的那块板就是加料板其上的阶梯数为精馏段的理论塔板数。
图8－3部分回流时理论板数的确定
本实验料液为乙醇水溶液，釜内液体由电加热器产生蒸汽逐板上升，经与各板上的液体传质后，进入盘管式换热器壳程，冷凝成液体后再从集液器流出，一部分作为回流液从塔顶流入塔内，另一部分作为产品馏出，进入产品贮罐；残液经釜液转子流量计流入釜液贮罐。精馏过程如图 8－4 所示 。
1－冷凝水进口；2－冷凝水出口；3－塔釜；4－塔节；5－塔顶放空阀；6－冷凝水流量计；7－玻璃视镜；8－塔顶冷凝器；9－全回流流量计；10－部分回流流量计；11－塔顶出料取样口；12－进料阀；13－换热器；14－残液流量计；15－产品罐；16－残液罐；17－原料罐；18－进料泵；19－计量泵
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