系别：化学与环境科学系班级：09应用化学（1）班姓名：***
学号：*********
精馏塔
填料赖雪梅
摘要：双组分混合液的分离是最简单的精馏操作。在整个精馏塔中，汽液两相逆流接触，进行相际传质。液相中的易挥发组分进入汽相，汽相中的难挥发组分转入液相。对不形成恒沸物的物系，只要设计和操作得当，馏出液将是高纯度的易挥发组分，塔底产物将是高纯度的难挥发组分。进料口以上的塔段，把上升蒸气中易挥发组分进一步提浓，称为精馏段；进料口以下的塔段，从下降液体中提取易挥发组分，称为提馏段。两段操作的结合，使液体混合物中的两个组分较完全地分离，生产出所需纯度的两种产品。本文介绍了精馏实验的基本原理以及填料精馏塔的基本结构，研究了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，测定了全回流和部分回流条件下的理论板数，分析了不同回流比对操作条件和分离能力的影响。 关键词：精馏；精馏段；提馏段；全回流；部分回流；等板高度；理论塔板数
1.引言
欲将复杂混合物提纯为单一组分，采用精馏技术是最常用的方法。尽管现在已发展了柱谱法、吸附分离法、膜分离法、萃取法和结晶法等分离技术，但只有在分离一些特殊物资或通过精馏法不易达到的目的时才采用。从技术和经济上考虑，精馏法也是最有价值的方法。在实验室进行化工开发过程时，精馏技术的主要作用有：(1)进行精馏理论和设备方面的研究。(2)确定物质分离的工艺流程和工艺条件。(3)制备高纯物质，提供产品或中间产品的纯样，供分析评价使用。
(4)分析工业塔的故障。(5)在食品工业、香料工业的生产中，通过精馏方法可以保留或除去某些微量杂质。
2.精馏实验部分
2.1实验目的
(1)了解填料精馏塔的基本结构，熟悉精馏的工艺流程。
(2)掌握精馏过程的基本操作及调节方法。
(3)掌握测定塔顶、塔釜溶液浓度的实验方法。
(4)掌握精馏塔性能参数的测定方法，并掌握其影响因素。
(5)掌握用图解法求取理论板数的方法。
(6)通过如何寻连续精馏分离适宜的操作条件，培养分析解决化工生产中实际问题的能力、组织能力、实验能力和创新能力。
2.2实验原理
精馏塔一般分为两大类：填料塔和板式塔。实验室精密分馏多采用填料塔。填料塔属连续接触式传质设备，塔内气液相浓度呈连续变化。常以等板高度(HETP)来表示精馏设备的分离能力，等板高度越小，填料层的传质分离效果就越好。
(1)等板高度(HETP)
HETP 是指与一层理论塔板的传质作用相当的填料层高度。它的大小，不仅取决于填料的类型、材质与尺寸，而且受系统物性、操作条件及塔设备尺寸的影响。对于双组分体系，根据其物料关系x n ，通过实验测得塔顶组成x D 、塔釜组成x W 、进料组成x F 及进料热状况q 、回流比R 和填料层高度Z 等有关参数，用图解法求得其理论板N T 后，即可用下式确定：HETP=Z/N T
(2)图解法求理论塔板数N T
精馏段的操作线方程为：y n+1= 1+R R x n +1
D x +R 上式中, y n+1---精馏段第n+1块塔板伤身的蒸汽组成，摩尔分数；
x n ---精馏段第n 块塔板下流的液体组成，摩尔分数；
x D ---塔顶馏出液的液体组成，摩尔分数；
R---泡点回流下的回流比；
提馏段的操作线方程为：y m+1=W L L -''x m -L'-W
w x W 上式中, y m+1---提镏段第m+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数；
x m ---提镏段第m 块塔板下流的液体组成，摩尔分数；
x W ---塔釜的液体组成，摩尔分数；
L ′--提镏段内下流的液体量,kmol/s ；
W----釜液流量, kmol/s ；
加料线(q 线)方程为：y =1q q -x -1q x -F ，其中q=1+F
F F r t t )(c s p - 上式中，q---进料热状况参数；
F r ---进料液组成下的汽化潜热,kJ/kmol ；
s t ---进料液的泡点温度, ℃；
t---进料温度,℃；
F
c---进料液在平均温度(S t-F t)/2的比热容,kJ/(kmol.℃)；
F
p
x---进料液组成，摩尔分数；
F
L
回流比R为：R=
D
上式中, L---回流流量,kmol/s;
D---馏出流量,kmol/s
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，如下图1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1.全回流时理论板数的确定图2.部分回流时理论板数的确定
②部分回流操作
部分回流操作时，如上图2，图解法的主要步骤为：
A.根据物系和操作压力在y-x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=x D、x F、x W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y C= x D /(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。
2.3实验装置流程示意图
1-塔釜排液口；2-电加热管；3-塔釜；4-塔釜液位计；5-θ填料；6-窥视节；7-冷却水流量计；8-盘管冷凝器；9-塔顶平衡管；10-回流液流量计；11-塔顶出料流量计；12-产品取样口；13-进料管路；14-塔釜平衡管；15-旁管换热器；16-塔釜出料流量计；17-进料流量计；18-进料泵；19-产品、残液储槽；20-料槽液位计；21-料液取样口。
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