实验五精馏实验
一、实验目的
1．了解精馏塔的基本流程及操作方法；
2．掌握精馏塔理论塔板数的计算方法；
3．掌握精馏塔全塔效率的测定方法；
4．了解回流比对精馏塔性能的影响；
5．了解液泛现象。
二、实验原理
精馏实验的原理是利用混合物的汽液共存区易挥发组分在汽相中浓度比液相中浓度大，达到提纯分离目的。精馏塔中，上升汽相和下降液相在每一块塔板上接触实现多次部分冷凝，多次部分汽化达到提浓目的。
三、实验步骤
1. 配制约8～10%(V)酒精水溶液由加料口注入塔釜内至液位计上的规定的液面为止,
并关好塔釜加料口阀门。
2. 配制20%～30%（V）酒精水溶液加入原料槽中。
3. 再次确认塔釜液位在规定的标记处后，通电加热釜液。为加快预热速度，可将三组
加热棒同时加热。
4．当塔釜温度达到90o C时，依次进行如下操作：
（1）关闭第一组加热棒；
（2）马上打开冷凝器的排不凝气体阀，以排除系统内的空气，排完空
气后即关闭此阀；
（3）打开产品放液阀放尽冷凝器及中间槽中的液体（可回收利用配制
做原料），然后关闭；
（4）打开冷却水阀门往冷凝器内通冷却水。
5．通过可控硅把塔釜调节到约94-98o C左右，控制塔釜内的压力比大气压稍大一些。6．进行全回流操作，7-10分钟。
7．全回流结束后，调整回流比在1.9-4之间。
8．接着打开进料泵，并调节适当的进料流量。
精馏操作要调节的参数较多，对于初次使用本设备的学生来说，难度较大，为了学生实验顺利，给出以下参数供操作时参考：
塔釜：温度控制在94-98o C左右，压力控制比大气压稍大一些；
中间塔板温度：控制在80～82℃；塔顶蒸气温度：控制在78～79℃左右；
回流流量：1-3 L/h；产品流量：1-2 L/h；进料流量：3-6L/h。
9．控制塔釜的排液量，使塔釜液位基本保持不变，或隔15分钟排釜液，使釜液保持一定液位（一般2/3）。
10．稳定操作15-30分钟后，取样分析，用酒度计测产品和釜液浓度。（釜液冷却至少30℃以下进行测量）。
11．当产品浓度达到88-95%（V），记录温度、压力、流量等全部数据，并填写下表，一个操作过程结束。
四、实验数据记录
1．实验数据转换
查有关图表，把实验数据中的酒度计读数转换为摩尔浓度，酒精浓度由酒度计示值通过查表转换成质量分率与摩尔分率。 2．求回流比R
回流比对蒸馏产品的浓度有很大影响，按下式计算：
R=回流量L/产品量D 本示例： R=3.8/2=1.9 3．精馏段操作线方程的求法
精馏段操作线方程的一般表示如下：
1
1
1++
+=
+R x x R R y D n n
式中， x D 为塔顶产物摩尔浓度
x n 下降液相摩尔浓度 y n+1 上升汽相摩尔浓度
把本示例R=1.9, x D =0.7 代入上式，得本示例精馏段操作线方程如下：
242
.0655.01+=+n n x y
4．q 值的计算
q 值表示进料的物理状况，q 值的一般计算式如下：
m
m
p r r t C q +∆=
式中： C p 为进料的比热 kJ/kmol. ℃
Δt 进料的温度与泡点的温差 ℃ r m 进料的汽化潜热 kJ/kmol
本示例：26 ℃的进料摩尔浓度为11%，对应的泡点为87 ℃， 所以Δt =87-26=61 ℃ 进料比热C p =3.04×46×0.11+4.18×18×(1-0.11)=81kJ/kmol. ℃ 进料的汽化潜热r m =46×943×0.11+18×2400×(1-0.11)=43220kJ/kmol
所以 ：q=1.11 5. q 线方程
q 线方程的一般表达式如下： 1
1
--
-=
q x x q q y F 本示例： q=1.11 x F =0.11 所以
034
.11.10-=x y
6．在酒精-水汽液平衡图上画q 线方程与精馏段操作线方程，求理论塔板数N T
如下图所示， 先画酒精-q 线和精馏段操作线；由q 作图求得理论塔板数N T =6（包括塔釜）
图3 酒精-水汽液平衡图
7．求全塔效率E T
全塔效率E T=理论板数N T/实际塔板数N P
示例：蒸馏塔有n块塔板，加上塔釜1块塔板，即：N P=（n + 1）块
六、实验注意事项
1．精馏操作先预热，全回流10分钟，全回流状态下没有进料，也没产品，不能启动进料泵；
2．精馏过程中一定要控制温度，不能超过95度，避免温度过高引起意外；
3．精馏实验停止前，注意操作顺序：先停加热，再停泵，最后停冷却水。
注：1 进料摩尔分率浓度是由配制稀酒精溶液时的配料量确定的；
2 加大塔釜加热功率，可观察到液泛现象；
3 操作结束后，关掉电源开关和冷却水阀门；
4 做完实验后,按以下步骤处理实验数据,目标是求出理论板数与全塔效率。
七、思考题
预习思考题：
1．精馏操作中的全回流起什么作用？全回流操作在什么情况下启用？全回流操作时是否需要开启离心泵？
2．精馏塔操作过程中，若其他条件均不变，增大塔顶回流比，产品浓度如何变化？
3．本次实验中，精馏塔的实际塔板数是如何确定的？
实验报告思考题：
1．本实验中，进料的热状态如何？若塔顶回流比确定，进料热状态对精馏塔产品有何影响？
2．本次实验中，加热装置、进料泵及冷却水阀门，在实验开始时三者启动顺序如何？实验停止时三者关闭顺序如何？
实验八停留时间分布的测定
一、实验目的
1. 了解利用电导率测定停留时间分布的基本原理和实验方法；
2. 掌握停留时间分布的统计特征值的计算方法；
3. 了解学会用理想反应器串联模型来描述实验系统的流动特性。
二、实验原理
停留时间分布测定所采用的方法主要是示踪响应法。它的基本思路是：在反应器入口以一定的方式加入示踪剂，然后通过测量反应器出口处示踪剂浓度的变化，间接地描述反应器内流体的停留时间。常用的示踪剂加入的方式有脉冲输入、阶跃输入和周期输入等。本实验选用的是脉冲输入法。
脉冲输入法是在极短的时间内，将示踪剂从系统的入口处注入主体流，在不影响主流体原有流动特性的情
1形象地
描述。
示踪剂检测
Ｑ
(a) 脉冲输入法
c0 c0
C C
(b) 脉冲输入(c) 出口响应
图1 脉冲法测停留时间分布
脉冲输入法测得的停留时间分布代表了物料在反应器中的停留时间分布密度即E(t)。若加入示踪剂后混合流体的流率为Q，出口处示踪剂浓度为C（t），在dt时间里示踪剂的流出量为Qc(t)dt，由E(t)定义知E(t)dt是出口物料中停留时间在t与t+dt之间示踪剂所占分率，若在反应器入口加入示踪剂总量为m 对反应器出口作示踪剂的物料衡算，即
（１）
示踪剂的加入量可以用下式计算
（２）
在Ｑ值不变的情况下，由（１）式和（２）式求出：
（３）关于停留时间的另一个统计函数是停留时间分布函数F(t)，即
（４）
用停留时间分布密度函数E(t)和停留时间分布函数F(t)来描述系统的停留时间，给出了很好的统计分布规律。但是为了比较不同停留时间分布之间的差异，还需要引入另外两个统计特征值，即数学期望和方差。
数学期望对停留时间分布而言就是平均停留时间_
t，即
（５）方差是和理想反应器模型关系密切的参数，它的定义是：
（６）
若采用无因次方差
2
Θ
σ
则有
2
Θ
σ
_
2/t
i
σ
=
2对活塞流反应器
2=
Θ
σ
,而对全混流反应器
1
2=
Θ
σ
;对介于上
述两种理想反应器之间的非理想反应器可以用多釜串联模型描述。多釜串联模型中的模型参数Ｎ可以由实验数据
处理得到的
2
Θ
σ
来计算。
（７）
当Ｎ为整数时，代表该非理想流动反应器可以用Ｎ个等体积的全混流反应器的串联来建立模型。当Ｎ为非整数时，可以用四舍五入的方法近似处理，也可以用不等体积的全混流反应器串联模型。
三、实验设备的特点
1.本实验装置数据稳定,重现性好, 使用方便，安全可靠。
2.本装置设备紧凑，功能齐全。
四、装置、流程及试剂
图2 停留时间分布装置图
反应器为有机玻璃制成的搅拌釜。其有效容积为1000ml。搅拌方式为叶轮搅拌。流程中配有四个这样的搅拌釜。示踪剂是通过一个电磁阀瞬时注入反应器。示踪剂KCl 在不同时刻浓度c(t)的检测通过电导率仪完成。
图3 数据采集原理方框图
电导率仪的传感为铂电极，当含有KCl的水溶液通过安装在釜内液相出口处铂电极时，电导率仪将浓度c(t)转化为毫伏级的直流电压信号，该信号经放大器与A／D转机卡处理后，由模拟信号转换为数字信号。该代表浓度c(t)的数字信号在微机内用预先输入的程序进行数据处理并计算出每釜平均停留时间和方差以及N后，由打印机输出。
五、实验步骤
1. 准备工作：
1) 在室温下，配KCl饱和溶液500ml ，取100 ml从釜中拆下电极头，然后把电极头
分别插入KCl饱和溶液，把电导仪打到校正档调满刻度，进行电极校正，然后装好电
极。
2) 把料液槽中加满水，打开泵进口处阀门，关闭流量计阀门，检查各阀门开关状况，
调整到适当的位置。
2.三釜串联实验
1) 将三釜串联的开关打开，大釜开关关闭，管式反应器开关关闭，将示踪剂加料的三通阀调整到三釜的位置，打开泵回流开关。
2) 打开总电源开关，并打开泵开关，缓缓打开流量计调节阀，调到适当的流量位置（若流量偏小可适当关闭泵回流阀）。
3) 缓缓调节各釜顶部放空阀，让水充满釜，打开搅拌开关，调节搅拌速率到适当位置。
4) 打开加示踪剂开关，以驱赶管路中的气体调整到恰好没有气泡混入釜中为最佳，关闭加示踪剂开关，运行15min。
5) 待系统稳定后，用注射器迅速注入示踪剂，在记录纸上作起始标记。
6)当记录仪上显示的浓度在2min内觉察不到变化时，即认为终点己到。
3 实验结束
1) 实验完毕，关闭搅拌开关、泵开关，关上总电源开关，清洗示踪剂加料槽中的KCl溶液，放出釜内液体（有必要的话活化电极）。
2) 可把三釜串联开关关闭，打开大釜开关，将示踪剂加料阀调到大釜位置按上述操作进行大釜试验，其数据与小釜数据进行比较。
六、数据处理
序号 时间/s 电导率1/us·cm -1 c1(t)/mol·l -1 电导率2/us·cm -1 c2(t)/mol·l -1 电导率3/us·cm -1 c3(t)/mol·l -1 1 2 3 4
七、结果讨论
1. 将各个时刻所记录的电导率值，根据对应温度下的电导率和浓度关系：在25OC 时
4
6
10
50.410
396.7)(--⨯-⨯⨯=κt c ，计算出相应的c(t)值，并根据公式m
t Qc t E )()(=
计算出各个时刻
对应的E(t)值。
2．以E(t)为纵坐标，t 为横坐标，标绘出E(t)~t 曲线。
3．根据∑
∑===
n
i i n
i i i
t E t E t
t 11
)
()]
([，计算t 值。
4．根据t t E t t E n
i i n
i i i t
-=
∑
∑
==1
12
2)
9)(σ
，计算2t
σ
的值。
5. 根据t
t
22
σσ
θ
=
，计算2
θ
σ
值。
六．思考题
1．测定停留时间分布函数的方法有哪几种？本实验采用的是哪种方法？ 2．停留时间分布函数与停留时间分布函数有哪些性质？二者有何关系？ 3．模型参数N 与实验中反应釜的个数有何不同？为什么？
1．脉冲法、阶跃法、周期示踪法和随机输入示踪法。本实验采用脉冲示踪法。
2．停留时间分布密度函数：在稳定连续流动系统中，同时进入反应器的N 个流体粒子中，其停留时间为t ～t+dt
的那部分粒子占总粒子数N 的分率记作：(),()
d N
E t d t E t N
=依此定义
()
E t 函数具有归一化的性质：
() 1.0
E t d t ∞=⎰
停留时间分布函数在稳定连续流动系统中，同时进入反应器的N 个流体粒子中，其停留时间小于t 的那部
分粒子占总粒子数N 的分率记作：
(),()
t d N F t F t N
=
⎰
(),()
E t
F t 之间的关系
()()t t d N F t E t d t
N
=
=
⎰
⎰
()()d F t E t d t
=
以及
0(0)0;()() 1.0
t F t F E t d t ∞=⇒
==∞⇒∞=
=⎰
.3．模型参数N 的数值可检验理想流动反应器和度量非理想流动反应器的返混程度。当实验测得模型参数N 值与实际反应器的釜数相近时，则该反应器达到了理想的全混流模型。若实际反应器的流动状况偏离了理想流动模型，则可用多级全混流模型来模拟其返混情况，用其模型参数N 值来定量表征返混程度。
实验七 洞道干燥实验装置
一. 装置的用途和特点 (一) 用途
1. 供学生做实验，学习干燥曲线和干燥速率曲线及临界湿含量的实验测定方法，加深对干燥操作过程及其机理的理解。
2. 供学生学习干湿球温度湿度计的使用方法，学习被干燥物料与热空气之间对流传热系数的测定方法。
3. 供学生通过实物了解干燥操作中废气循环的流程和概念。
4. 为学生提供一个由气体流量计读数求指定截面处气体流速的实际例子，以便掌握其计算方法。
5. 实验研究恒速干燥速率，临界湿含量，平衡湿含量随其影响因素的变化规律。 (二) 特点
1. 结构紧凑，占地面积小。
2. 干燥介质空气流量的调节范围大。
3. 耗能量小。
4. 实验操作十分方便。
5. 可以很容易地测得常见的典型的干燥曲线，干燥速率曲线和恒速段热空气与被干燥物表面之间的对流传热系数。
二. 装置的基本情况 (一) 流程示意见图 1。 (二) 一些部件和设备的简单情况
1. 洞道干燥器： 空气流通的横截面积见表 2。
2. 鼓风机：上海兴益电器厂BYF7132型三相低噪声中压风机，最大出口风压为1.7[kPa]，电机功率为0.55 [kW]。
3. 空气预热器： 三个电热器并联， 每个电热器的额定功率为450 [W]，额定电压为220 [∨]。
4. 重量变送器： 量程0-200[g]，精度0.1级，输出0-5[V]，供电电源12[VDC]。
5. 压差变送器： 量程0-10[kPa], 精度0.5级，输出4-20[mA]，供电电源24[VDC]。 6．显示仪表：a.重量显示：输入0-5[V],显示0-200[g]，供电电源220[V AC]。 b.压差显示：输入4-20[mA], 显示0-4[kPa]，供电电源220[V AC]。 c.温度显示：输入Cu50, 显示-50-150[℃]，供电电源220[V AC]。
d.温度显示控制仪表：输入Cu50, 显示-50-150[℃]，输出0-5[V],供电电源220[V AC]。(具
体使用方法参见仪表使用说明书)
7．被干燥物的试样。
被干燥物料为工业呢，每一套装置所用某种纺织布料的干燥面积、绝干物料量可能稍有差别，具体数值见调试实验的数据表，表2等
。
三. 装置的使用方法
(一)实验前的准备工作
图1 实验装置流程图
1.中压风机；
2.孔板流量计；
3. 空气进口温度计；
4.重量传感器；
5.被干燥物料；
6.加热器；
7.干球温度计；8.湿球温度计；9.洞道干燥器；10.废气排出阀；11.废气循环阀；
12.新鲜空气进气阀；13.干球温度显示控制仪表；14.湿球温度显示仪表；
15.进口温度显示仪表；16.流量压差显示仪表；17.重量显示仪表；18.压力变送器。
1. 将被干燥物料试样进行充分的浸泡。
2. 向湿球温度湿度计的附加蓄水池内，补充适量的水，使池内水面上升至适当位置。
3. 将被干燥物料的空支架安装在洞道内。
4. 调节新空气入口阀到全开的位置。
(二) 装置的实验操作方法
a.手动操作：
1. 按下电源开关的绿色按键，在按风机开关按钮，开动风机。
2. 调节三个蝶阀到适当的位置，将空气流量调至所需读数。
3. 在温度显示控制仪表上，利用(＜,＞,︿)键调节实验所需温度值，sv窗口显示，此时pv窗口所显示的即为干燥器的干球温度值，按下加热开关，让电热器通电。
4. 干燥器的流量和干球温度恒定达5分钟之后，即可开始实验。此时，读取数字显示仪的读数作为试样支撑架的重量(G D)。
5. 将被干燥物料试样从水盆内取出，控去浮挂在其表面上的水份(使用呢子物料时，最好用力挤去所含的水分，以免干燥时间过长。将支架从干燥器内取出，再将支架插入试样内直至尽头)。
6. 将支架连同试样放入洞道内，并安插在其支撑杆上。注意：不能用力过大，使传感器受损。
7. 立即按下秒表开始计时，并记录显示仪表的显示值。然后每隔一段时间记录数据一次( 记录总重量和时间)，直至减少同样时间重量的减少是恒速阶段所用时间的8倍时，即可结束实验。注意：最后若发现时间已过去很长，但减少的重量还达不到所要求的克数，则可立即记录数据。
b.计算机自动采集：
1. 打开计算机程序，点击〈启动风机〉键。
2. 点击〈开始加热〉键，在提示对话窗中输入所需温度，点击〈确定〉。
3. 点击〈实验操作〉下的〈开始实验〉，根据提示的对话窗输入相应的数值，点击〈确定〉。
4. 再弹出的对话窗中点击〈读取操作条件〉，看各项数据达到所需要求并稳定后，将被干燥物料放入干燥
箱中，点击〈确定〉开始实验。
注意：放入物料后不要在点击〈读取操作条件〉，那样会使实验程序进入错误状态，无法正常数据的采集和处理。
(三) 装置使用的注意事项
1. 在安装试样时，一定要小心保护传感器，以免用力过大使传感器造成机械性损伤。
2. 在设定温度给定值时，不要改动其它仪表参数，以免影响控温效果。
3. 为了设备的安全，开车时，一定要先开风机后开空气预热器的电热器。停车时则反之。
4．突然断电后，在次开启实验时，检查风机开关、加热器开关是否已被按下，如果被按下，请再按一下使其弹起，不再处于导通状态。 四. 实验结果的处理
(一)
调试实验的结果
1. 调试实验的数据见表2， 表中符号的意义如下： S─干燥面积， [m 2] G C ─绝干物料量， [g] R─空气流量计的读数， [kPa] T o ─干燥器进口空气温度， [℃] t─试样放置处的干球温度， [℃] t w ─试样放置处的湿球温度， [℃] G D ─试样支撑架的重量， [g]
G T ─被干燥物料和支撑架的"总重量"， [g] G─被干燥物料的重量， [g] T─累计的干燥时间， [S]
X─物料的干基含水量， [kg 水／kg 绝干物料]
X A V ─两次记录之间的被干燥物料的平均含水量， [kg 水／kg 绝干物料] U─干燥速率， [kg 水／(s·m 2)] 2. 数据的计算举例
以表2所示的实验的第i 和i ＋1组数据为例 (1) 公式： 被干燥物料的重量 G ：
D
i
T i G
G G -=， ，[g] (1) D
1
i T 1i G
G
G -=++， ，[g] (2)
被干燥物料的干基含水量 X ：
c
c
i i G G G X -=
， [kg 水／kg 绝干物料] (3)
c
c
1
i 1i G
G
G
X -=
++ ，[kg 水／kg 绝干物料] (4)
两次记录之间的平均含水量 X A V
2
X
X X
1
i i AV
++=
，[kg 水／kg 绝干物料] (5)
两次记录之间的平均干燥速率
I
1i i 1i 3
C
3
C
T T X X S
10G
dT
dX S
10G
U --⨯
⨯-
=⨯
⨯-
=++-- ，[kg 水／(s·m 2)] (6)
干燥曲线X─T 曲线，用X 、T 数据进行标绘，见图 2。 干燥速率曲线U─X 曲线，用U 、X A V 数据进行标绘，见图 3 。 恒速阶段空气至物料表面的对流传热系数
tw
t 10
U t
S Q 3
tw C -⨯γ=
∆⨯=
α ，[Ｗ／(m 2℃)] (7)
流量计处体积流量∨t [m 3／h]用其回归式算出。
由流量公式[1]计算 t
t P
A c V ρ∆⨯⨯
⨯=200
其中，c 0-孔板流量计孔流系数，c 0=0.65 A 0-孔的面积 m 2
d 0-孔板孔径 ， d 0 =0.040 m
t V - 空气入口温度（及流量计处温度）下的体积流量，m 3/h ； P ∆-孔板两端压差，Kpa
t ρ-空气入口温度（及流量计处温度）下密度，Kg/m 3。 干燥试样放置处的空气流量
t 273t 273V V ++⨯
=试 ，[m 3／h] (9)
干燥试样放置处的空气流速
A
3600V
u ⨯=
，[m ／s] (10)
(2) 数据：以表1实验数据为例进行计算(见表２)
i ＝1
i ＋1＝2 G T ，i ＝185.6[g] G T ，i ＋1＝184.1[g] G D ＝98.3[g]
由式(1)(2)得： G i ＝87.3[g]， G i ＋1＝85.8[g]
G C ＝20.9[g]
由式(3)(4)得： X i ＝3.1770 [kg 水／kg 绝干物料]
X i ＋1＝3.1053 [kg 水／kg 绝干物料]
由式(5)得： X A V ＝3.1411 [kg 水／kg 绝干物料]
S ＝2×0.139×0.078=0.021684[m 2]
T i＝0 [s]，T i＋1＝180 [s]
由式(6)得：U＝3.611×10-4 [kg水／(s·m2)]
实验四氨气的吸收与解吸实验
一、实验目的
1. 了解填料吸收装置的基本流程及设备结构；
2. 了解气体流速与压强降的关系；
3. 了解气体空塔气速和喷淋密度对总吸收系数的影响；
4. 掌握吸收总系数K的测定方法；
5. 掌握测定填料塔的流体力学性能的方法。
二、实验装置的特点
测量流体力学性能是吸收实验的一项重要内容，填料塔流体力学特性包括压强降和液泛规律。计算填料塔需用动力时，必须知道压强降的大小。而确定吸收塔的气、液负载量时，则必须了解液泛的规律。实验用空气与水进行，在各种喷淋量下，逐步增大气速，记录必要的数据直至刚出现液泛时止。必须注意，不要使气速过分超过泛点，避免冲跑和冲破填料。
三、实验装置流程如图
图1 XSGX—1吸收与解吸实验装置流程图
四、实验内容与步骤
（一）填料塔流体力学特性的测定
本项实验操作不要开动氨气系统，仅用水对空气进行操作。
1. 先开动供水系统。首先打开出水端阀门，再慢慢打开进水阀，开动供水系统中的滤水器。
注意：如果在出水端阀门关闭情况下开进水阀，则滤水器可能超压。
2. 开动空气系统。开动时要首先全开叶氏风机的旁通阀，然后再启动叶氏风机，风机启动后再通过关小旁通阀的
方法调节空气流量。否则风机一开动，系统内气速突然上升可能碰坏空气转子流量计。
3. 慢慢加大气速到接近液泛，使填料全面润湿一次，然后回复到预定气速再进行正式测定。
4. 正式测定时，固定某一喷淋量，测定某一气速下填料的压降，按实验记录表格记录数据。
5. 实验完毕，停机。先全开旁通阀，待转子转速降下来以后再停机。否则突然停机，气流突然停止，转子就会猛
然摔下，打坏流量计。
（二）传质系数的测定
1. 确定好操作条件(氨气流量、空气流量、喷淋量)，准备好尾气分析器。
2. 开动水系统和空气系统，一切准备就绪后开动氨气系统。
3. 开动氨气系统。弄清氨气自动减压阀的构造，开动时首先将自动减压阀的弹簧放松，使自动减压阀处于关闭状
态，然后打开氨瓶瓶顶阀，此时自动减压阀的高压压力表应有示值。接下来先关好氨气转子流量计前的调节阀，
再缓缓压紧减压阀的弹簧，使阀门打开，同时注视低压氨气压力表，至压力表的示值达到5×104
Pa 或8×104
Pa 时即可停止。
4. 然后用转子流量计前的调节阀调节氨气流量，按照设计的参数进行实验，做好数据记录工作。
5. 实验完毕，随即关闭氨气系统，尽可能节约氨气，关闭氨气系统的步骤和开动步骤相反。关闭空气系统，先全
开旁通阀，待转子转速降下来以后再停机。 （三）尾气浓度的测定 尾气分析法
要应用在这里是有一定困难的。所以我们仍沿用灵敏度高而准确的化学法。我们还改革了一下，可免除滴定操作的麻烦，仪器可以直接读出结果，简单可行，我们曾用已知成份的样品气体进行核对，证实仪器是准确的。 （2）、仪器工作原理
请参看图10，预先往吸收管（8）装入稀硫酸作为吸收液，加入指示剂，（两滴甲基红）分析开始，打开考
克（5），被测气体通过吸收管后其中的氨被吸收而空气则由湿式气体流量计计量所流过的总体积，当吸收液到达终点时
1—尾气管
2—尾气调压阀 3—取样管（管口对正气流方向） 4—定压器
5
图2
分析仪流程图
（由红变黄）立即关闭考克5，因为吸收液是已知量，被吸收的氨量也就固定，所以湿式气体流量计所计量的空气总体积就直接反映出被测气的浓度（见例题2）
吸收管装在透明的吸收盒内，每分析一个气样换一个盒子。如果加入吸收液后液面未到达刻线，应加蒸馏水补足，使吸收液能正常循环，测量时注意控制考克5的开度，太大气流夹带吸收液，太小拖延时间，要求不夹带前提下尽可能大。 （1）、分析方法的选用：
成份分析现时最流行是色谱，但在本实验中，被分析的是氨和空气混合气，这两种气体导热系数很接近，而尾气中氨的浓度本来就很低，更加和空气没有什么区别，因此，基于导热系数差异而进行分析的色谱法（3）、仪器刻度的制作
尾气通过吸收器，当其中的硫酸被尾气中的氨刚好完全中和时，若所能过的空气体积为V 0空[毫升]（标准状态）被吸收的氨的体积为V 0氨[毫升]（标准状态），则尾气浓度Y 2为：
Y 2=
空
氨Vo
Vo [比分子分数] （6-1）
V o 空——由湿式气体流量计测量，再换算为标准状态，换算公式：
V o 空=
V T P T P o o '1
1
（6-2）
式中：V '——湿式气体流量计所量得的体积 [毫升] P 1，T 1 空气流经湿式气体流量计时的压强和温度[毫米汞柱]、[K] P o ，T o [760毫米汞柱]、[273K]
在我们的具体装置中P 1实际上等于大气压强，因此可取本地区平均大气压P m ，
令C p =
o
m P P 则 V o 空=
P o C V T T ∙'1
（6-3）
V o 氨的数值可根据加入吸收管的硫酸溶液体积和浓度求出：
V o 氨=22.1V s N s
(6-4)
式中：V s ————加入吸收管中的硫酸溶液体积 [毫升] N s ————硫酸液的当量浓度
注：N ——是当量浓度的单位 1N=1（克当量/升）=1[毫克当量/毫升]
（6-4）式的推导见附录。 合并（6-4），（6-3），（6-1）式：
Y 2=22.1(
p
s s o C
V N V T T '1) (6-5)
C p 、V s 、T o 均为给定量，∴ T 1温度时：Y 2=
V C '
（6-6）
C=22.1V s N s
p
C
To T 1
1
=Const.
例题1： 某次尾气分析：加入吸收管的硫酸液V s =1[毫升]
N s =0.04637[N] 到吸收液刚中和时湿式气体流量计示值： V '=1.5[升]
气温30[o C]
问尾
气浓度多少？
解：广州地区平均大气压760.4mmHg, Cp ≅1 Y 2=22.1×
273
10005.1)
303(104637.0⨯⨯⨯=0.000758 [比分子分数]
例题2：试制作10o C 和30o C 温度下，湿式气体流量计示值与尾气浓度的关系线，加入吸收管的硫酸液
同例题1。体积分别为1、2毫升。 2毫升，10o
C 时：Y 2（10）=22.1×
⨯=∙
⨯-110
212.028*******.02
30o
C 时:Y 2（30）=0.227×10
-2
V '
1
（4）附录：式（6-4）的推导过程：
式（6-4）：V o 氨=22.1V s N s
其中22.1是1毫克分子氨在标准状态下的体积。[毫升/毫克分子]这是因为标准状态下氨的重度=0.7708[克
/升]或[毫克/毫升]
又：1毫克分子氨的重量是17.03毫克
∴
1毫克分子氨在标准状态下的体积：
17.03（
7708
.01
）=22.1
[毫升/毫克分子]
硫酸吸收氨时反应方程如下： 2NH 3+H 2SO 4=(NH 4)2SO 4 (6-7)
NH 3的分子量=17
H 2SO 4分子量=98
H 2SO 4的当量=98/2=49
由方程（6-7）知2×17的氨与98硫酸反应完全，即17的氨与49硫酸反应完全，因为1毫克分子氨重
17毫克，1毫克当量的硫酸重49毫克，故亦即1毫克分子氨与1毫克当量硫酸反应完全。也就是说当吸收管中的硫酸到达中和时参与反应的氨的毫克分子数在数值上与所加入的硫酸的毫克当量数相等。加入吸收管中的硫酸的毫克当量数为：
V s N s V s —[毫升]N s —[毫克当量/毫升]所以，V o 氨=22.1V s N s [毫升] 七、实验记录
填料塔流体阻力实验记录表
实验设备编号： ；实验日期 年 月 日 1． 基本数据
实验介质：空气、水；填料种类：拉西坏；填料层高度： m ；塔内径： m 填料规格：12mm × 12mm ×1.3 mm . 2． 操作记录
传质系数测定记录表
实验设备编号：XS 型填料吸收塔； 实验日期： 年 月 日 1.基本数据
气体种类：氨、空气混合气；吸收剂：水；填料种类：瓷环(拉西环)；填料装填高度
m ；自由体积： ；填料规格 （外径×高×壁厚）；比表面积 m 2/m 3
;塔内径 m 。 2．操作记录
八、思考题
预习思考题
1．简述本次实验中空气系统的启动流程及实验结束时空气系统的关闭流程。
2．本次实验中，空气系统、水系统、氨气系统的开启顺序如何？
3．逆流操作的吸收塔，若其他条件不变，增大液相流量，气液出口浓度如何变化？最小液汽比如何变化？操作线斜率如何变化？
4．逆流操作的吸收塔，若其他条件不变，增大气相中溶质的体积分数，气液出口浓度如何变化？最小液汽比如何变化？操作线斜率如何变化？
实验报告思考题
附录：吸收与解吸计算
一、吸收系数的测定
1．原理
吸收过程可用下列方程表示：
G=K yαV p△Y m(3-1)
式中K yα——以气相为推动力的体积吸收系数。[kmol/h·m3]
显然，要知道具体某个吸收过程的吸收系数，只需设法测量出上式中其他各项即可求出吸收系数。上式其他各项的意义如下：
V p——填料体积[m3]
△Ym——平均传质推动力
（1）G，可以通过测量气相进、出口浓度和隋性气体流量计得：
G=V(Y1—Y2) （3-2）
V——惰性气体流量，[kmol/s]本装置中由空气转子流量计测量。
Y1、Y2——进、出塔的气相组成。
（2）△Y m求取
△Y m =
2
12
1*)
(*)(ln
*)
(*)(Y Y Y Y Y Y Y Y ----- (3-3)
式中Y*表示平衡时的气相浓度
下标1，2分别表示塔底和塔顶，见图3。
2、数据整理过程示例
下面用具体数据举例说明，用表1序号1数据做例子。 （1）求空气流量：（Q o ） 转子流量计示值15.5（米3
/时） 转子流量计标定压强760mmHg 转子流量计标定温度：20o C
使用状态：流量计前表压：26.4mmHg 大气压：760mmHg 流量计前温度：32o
C
标准状态下空气流量（Q o ）按附录1式（5-6）计算：
2
1211
T T P P Po
To Q Q o =
Q 1=15.5 T o =273
P o =760 P 1=760
P 2=760+26.4=786.4 T 1=273+20=293 T 2=273+32=305
Q o =14.4(米3
/时) （2）求氨气流量
转子流量计示值：1.18（米3
/时） 转子流量计标定介质：空气
标定压强：760mmHg 标定温度：20o
C(293k)
使用状态：计前表压：18.5mmHg 即绝对压：778.5mmHg 温度：31o
C
标准状态下氨流量按附录式（5-8）计算 Q 20=Q 1
1
2122010T T P P r r Po
To
Q 1=1.18 T o =273 P o =760
P 1=760
P 2=778.5
T 1=293
T 2=304
标定介质在标准状态下重度r 10=1.2928
被测介质是含氨98%的气体，标准状态下的重度7810.020
=γ（详见附录例题），所以
Q 20=1.45 [标准米3
/时]
因为氨含量为98%，故纯氨流量为1.45×0.98=1.42 [标准米3
/时]
表1 吸收实验数据
（3）计算Y1 、Y2
Y1= Q 20 / Q o =1.42/14.4=0.099 由附录式6-5得: Y2=0.00004 （4）计算V
V=V ×1.293/28.96=14.4×1.293/28.96=0.65(kmol/h) 空气分子量：28.96 空气密度：1.293 （5）计算G
G=V （Y 1-Y 2）=0.65×(0.099-0.00004)=0.0640[kmol/h] （7）亨利系数
当溶液浓度不大于10%时，平衡关系服从亨利定律：
y*=mx
用摩尔比表示：
Y*=
X
m mX )1(1-+
当浓度很低时：
Y*=mX
(3-4)
式中相平衡常数m=
P
E
P ——混合气体总压[大气压] （绝对）
E ——亨利系数 [大气压] （绝对）（见图2）
温度：取水温31o
C E=1.23
m=E/P=1.23
（8）求L 和X 1 L=
水
水
水M
Q γ Q 水=115升/时 γ水=999公斤/米3 M 水=18
L=6.4[kmol/h]
3
出塔液相浓度X 1，可由物料衡算式计算： L （X 1—X 2）=V （Y 1—Y 2）
因进塔为清水，X 2=0，代入前面已计出的其他各项数值： X 1=
L G
Y Y L V
=
-)(21
=0.064/6.4=0.01
（9）计算△Ym
以X 1代入式（3-10）得 Y 1*=mX1=1.23×0.01=0.0123 代入式（3—3） △Ym=0.01 填料体积
Vp=0.8×0.111×0.111×3.14/4=0.00774立方米 体积吸收系数
K y α=G/Vp/△Ym=813（kmol/h/m 3
）
二、解吸系数的测定 1．原理
实验五精馏实验 一、实验目的 （1）充分利用计算机采集和控制系统具有的快速、大容量和实时处理的特点，进行 精馏过程多实验方案的设计，并进行实验验证，得出实验结论。以掌握实验研 究的方法。 （2）学会识别精馏塔内出现的几种操作状态，并分析这些操作状态对塔性能的影响。 （3）学习精馏塔性能参数的测量方法，并掌握其影响因素。 （4）测定精馏过程的动态特性，提高学生对精馏过程的认识。 二、实验内容 本实验为设计型实验，学生应在教师的协助下，独立设计出完整的实验方案，并自主实施。必须进行的实验内容为（1）～（3），可供选做的实验内容为（4）～（10），最少从中选做一个。 （1研究开车过程中，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。 （2）测定精馏塔在全回流、稳定操作条件下，塔体内温度和浓度沿塔高的分布。 （3）测定精馏塔在全回流和某一回流比连续精馏时，稳定操作后的全塔理论塔板数、总板效率。 （4）在全回流、稳定操作条件下，测定塔顶物料浓度、总板效率随塔釜蒸发量的变化情况。 （5）在部分回流、稳定操作条件下，测定总板效率随回流比的变化情况。 （6）在部分回流、稳定操作条件下，测定总板效率随进料流量的变化情况。 （7）在部分回流、稳定操作条件下，测定总板效率随进料组成的变化情况。 （8）在部分回流、稳定操作条件下，测定总板效率随进料热状态的变化情况。 （9）研究间歇精馏操作过程中在保证塔顶馏出液浓度不低于给定值的条件下, 回流比随时间的变化过程。 （10）研究间歇精馏操作过程中，固定回流比情况下，塔顶温度随时间的变化情况。
三、实验原理 对于二元物系，如已知其汽液平衡数据，则根据精馏塔的原料液组成，进料热状况，操作回流比及塔顶馏出液组成，塔底釜液组成可以求出该塔的理论板数N T。按照式（5-1）可以得到总板效率E T，其中N P为实际塔板数。 (5-1) 部分回流时，进料热状况参数的计算式为 (5-2) 式中： t F——进料温度，℃。 t BP——进料的泡点温度，℃。 C pm——进料液体在平均温度（t F + t P）/2下的比热，kJ/（kmol．℃）。 r m——进料液体在其组成和泡点温度下的汽化潜热，kJ/kmol。 C pm=C p1M1x1+C p2M2x2，kJ/（kmol．℃）(5-3) r m=r1M1x1+r2M2x2，kJ/kmol (5-4) 式中： C p1，C p2——分别为纯组份1和组份2在平均温度下的比热，kJ/（kg．℃）。 r1，r2——分别为纯组份1和组份2在泡点温度下的汽化潜热，kJ/kg。 M1，M2——分别为纯组份1和组份2的质量，kg/kmol。 x1，x2——分别为纯组份1和组份2在进料中的分率。 四、实验装置的流程 实验室共有六套筛板精馏塔可供实验用，实验装置流程示意图如图5-1所示。 筛板精馏塔的主要参数为： 塔板直径：：50mm，板间距：100mm，筛孔直径：2mm，开孔率：，塔板数：7-10，进料板位置：从塔顶开始第5、6板，进料槽数量：2，进料泵最大流量：4L/h，进料加热器功率：400W，塔釜最大加热功率：800W。可供实验的物系：乙醇/正丙醇。
精馏综合实验 一、 实验目的 1. 熟悉精馏的工艺流程，了解板式塔的结构； 2. 掌握精馏过程的操作及调节方法； 3. 在全回流及部分回流条件下，测定板式塔的全塔效率及单板效率； 4. 观察精馏塔内气液两相的接触状态； 5. 了解阿贝折光仪测定混合物组成的方法 二、 基本原理 精馏利用混合物中各组分的挥发度的不同将混合物进行分离。在精馏塔中，再沸器或塔釜产生的蒸汽沿塔逐渐上升，来自塔顶冷凝器的回流液从塔顶逐渐下降，气液两相在塔内实现多次接触，进行传质、传热过程，轻组分上升，重组分下降，使混合液达到一定程度的分离。如果离开某一块塔板（或某一段填料）的气相和液相的组成达到平衡，则该板（或该段填料）称为一块理论板或一个理论级。然而，在实际操作的塔板上或一段填料层中，由于汽液两相接触时间有限，气液相达不到平衡状态，即一块实际操作的塔板（或一段填料层）的分离效果常常达不到一块理论板或一个理论级的作用。要想达到一定的分离要求，实际操作的塔板数总要比所需的理论板数多，或所需的填料层高度比理论上的高。 对于二元物系，若已知气液平衡数据，则根据塔顶馏出液的组成x D 、原料液的组成x F 、塔釜液的组成x W ，及操作回流比R 和进料热状态参数q ，就可用图解法或计算机模拟计算求出理论塔板数。 1.求全塔效率 在板式精馏塔中，完成一定分离任务所需的理论塔板数与实际塔板数之比定义为全塔效率（或总板效率），即： P T T N N E = （1） 式中 T E ——全塔效率； T N ——理论塔板数（不含釜）； P N ——实际塔板数。 2.求单板效率 如果测出相邻两块塔板的气相或液相组成，则可计算塔的单板效率（塔板数自上向下计数）。 对于气相： 1 *1n n MV n n y y E y y ++-= - （2） 对于液相：
实验六精馏实验 一、实验目的 1．熟悉精馏装置的流程及筛板精馏塔的结构。 2．熟悉精馏塔的操作方法，通过操作掌握影响精馏操作的各因素之间的关系。 3．掌握测定筛板精馏塔的全塔效率和单板效率的方法。 二、实验内容 对15%～20%(v)的乙醇—水溶液进行分离，掌握连续精馏装置的开车和停车操作程序和调节方法，并在不同操作工况下测定精馏塔的全塔效率和全回流下的单板效率。 三、基本原理 1．精馏塔的操作 精馏塔的性能与操作有关，实验中应严格维持物料平衡，正确选择回流比和塔釜加热量（塔的蒸气速度）。 （1）根据进料量及组成、产品的分离要求，维持物料平衡 a总物料衡算 在精馏塔的操作中，物料的总进料量应恒等于总出料量，即 F=W＋D (6—1) 当总物料不平衡时，最终将导致破坏精馏塔的正常操作，如进料量大于出料量，将引起淹塔；而出料量大于进料量时，将引起塔釜干料。 b 各个组分的物料衡算 在满足总物料平衡的条件下，还应满足各个组成的物料平衡，即 F x =D x Di＋W x Wi（6—2） Fi 由上两式联立求解可知，当进料量F，进料组成x Fi，以及产品的分离要求x ，x Wi一定的情况下，必须严格保证馏出液D和釜液W的采出率为： Di
（6—3） 和 （6—4） 由上可知，如果塔顶采出率D/F过大，即使精馏塔有足够的分离能力，在塔顶也得不到规定的合格产品。 （2）选择适宜的回流比，保证精馏塔的分离能力 回流比的大小对精馏塔的尺寸有很大影响，但对已有的精馏塔而言，塔径和塔板数已定，回流比的改变主要影响产品的浓度、产量、塔效率及塔釜需要的加热量等。在塔板数一定的情况下，正常的精馏操作过程要有足够的回流比，才能保证一定的分离效果，获得合格产品。一般应根据设计的回流比严格控制回流量和馏出液量。 （3）维持正常的气液负荷量，避免发生以下不正常的操作状况： a 液泛 塔内气相靠压差自下而上逐板流动，液相靠重力自上而后下通过降液管而逐板流动。显然，液体是自低压空间流至高压空间，因此，塔板正常工作时，降液管中的液面必须有足够的高度，才能克服塔板两侧的压降而向下流动。若气液两相之一的流量增大，使降液管内流体不能顺利下流，管内液体必然积累。当管内液体增高到越过溢流堰顶部时，两板间液体相连，该层塔板产生积液，并依次上升，最终是全塔充满液体，这种现象称为液泛，亦称淹塔。此时全塔操作被破坏，操作时应避免液泛发生。 当回流液量一定时，塔釜加热量过大使上升蒸气量增加，气体穿过板上液层时造成两板间压降增大，使降液管内液体不能下流而造成液泛；当塔釜加热量一定时，进料量或回流量过大，降液管的截面不足以使液体通过，管内液面升高，也会发生液泛现象。因此操作时应随时调节塔釜加热量和进料量及回流量匹配。 b雾沫夹带 上升气流穿过塔板上液层时，将板上液体带入上层塔板的现象成称为雾沫夹带。过量的雾沫夹带造成液相在塔板间的反混，进而导致塔板效率严重下降。
多塔精馏实验报告 篇一：化工原理实验精馏实验报告 北京化工大学学生实验报告 学院：化学工程学院姓名：王敬尧 学号：XX016068 专业：化学工程与工艺 班级：化工1012班 同组人员：雍维、雷雄飞课程名称：化工原理实验实验名称：精馏实验实验日期 北京化工大学 实验五精馏实验 摘要：本实验通过测定稳定工作状态下塔顶、塔釜及任意两块塔板的液相折光度，得到该处液相浓度，根据数据绘出x-y图并用图解法求出理论塔板数，从而得到全回流时的全塔效率及单板效率。通过实验，了解精馏塔工作原理。 关键词：精馏，图解法，理论板数，全塔效率，单板效率。 一、目的及任务 ①熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法。 ②了解板式塔的结构，观察塔板上汽-液接触状况。 ③测定全回流时的全塔效率及单塔效率。
④测定部分回流时的全塔效率。 ⑤测定全塔的浓度（或温度）分布。 ⑥测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。 二、基本原理 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逐板下降的回流液，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。 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。若塔在最小回流比下操作，要完成分离任务，则需要无穷多塔板的精馏塔。当然，这不符合工业实际，所以最小回流比只是一个操作限度。若操作处于全回流时，既无任何产品采出，也无原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔中，这在生产中午实际意义。但是由于此时所需理论板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置的开停车、排除故障及科学研究时采用。 实际回流比常取最小回流比的1.2～2.0倍。在精馏操作中，若回流系统出现故障，操作情况会急剧恶化，分离效果也将变坏。 1
精馏实验 一、实验目的和内容 目的：(1)熟悉板式精馏塔的结构及流程，掌握精馏塔的操作。 (2)学会精馏塔效率的测定方法。 任务：(1)全回流操作，稳定系统； (2)部分回流操作，得到一定质量和一定数量的产品，测定一定条件下连续筛板精馏塔的全塔效率E T或连续填料精馏塔的等板高度HETP 二、实验原理简介 精馏塔中，塔板或填料是气液两相接触的场所，由塔釜产生的上升蒸汽与从塔顶下降的下降液接触进行传热和传质，下降液经过多次部分气化，重组分含量逐渐增加，上升蒸汽经多次部分冷凝，轻组分含量逐渐增加，从而使混合物达到一定程度的分离。 全回流操作的目的： （1）.建立塔正常操作条件，如加热条件（电流、电压），流体力学状况等； （2）.建立塔正常操作条件下的温度分布、浓度分布。 （3）.了解塔的处理能力及分离能力，为部分回流出产品做准备。 部分回流操作 在全回流操作一段时间后，即可开始。 板式塔的全塔效率E T N T为所需理论板数，N P为塔内实际板数 全塔效率简单反映了塔内塔板的平均效率，它的大小与塔板结构、物系性质、操作状况有关，一般由实验测定。 填料塔等板高度： 等板高度（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
Z－实际的填料层高度。 关键：如何求N T: 逐板计算法或梯级图解法(参考教材) 可以测出以下数据： 温度[℃]：t D、t F、t W 组成[mol/mol]：x D、x F、x W 流量：F[l/h]、D和L[ml/min] 回流比：R=L/D 平衡方程：参见实验指导书或附表中的t-x-y 精馏段操作线： 进料热状况q： q线方程： 根据以上计算结果，可作出右图： 根据作图法可求算出部分回流下的理论板数N T。三：实验物系及其装置： 1.物系：乙醇-水
精馏实验讲义 一、实验预习问题 1、什么是全回流？全回流操作有哪些特点？ 2、塔釜加热对精馏操作的参数有什么影响？塔釜加热量主要消耗在何处？与回流量有无关系？ 3、如何判断塔的操作已达到稳定？ 4、当回流比R 化工原理实验精馏实验报 告 This manuscript was revised on November 28, 2020 北京化工大学 学生实验报告 学院：化学工程学院 姓名：王敬尧 学号： 专业：化学工程与工艺 班级：化工1012班 同组人员：雍维、雷雄飞 课程名称：化工原理实验 实验名称：精馏实验 实验日期 北京化工大学 实验五精馏实验 摘要：本实验通过测定稳定工作状态下塔顶、塔釜及任意两块塔板的液相折光度，得到该处液相浓度，根据数据绘出x-y图并用图解法求出理论塔板数，从而得到全回流时的全塔效率及单板效率。通过实验，了解精馏塔工作原理。 关键词：精馏，图解法，理论板数，全塔效率，单板效率。 一、目的及任务 ①熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法。 ②了解板式塔的结构，观察塔板上汽-液接触状况。 ③测定全回流时的全塔效率及单塔效率。 ④测定部分回流时的全塔效率。 ⑤测定全塔的浓度（或温度）分布。 ⑥测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。 二、基本原理 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逐板下降的回流液，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。 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。若塔在最小回流比下操作，要完成分离任务，则需要无穷多塔板的精馏塔。当然，这不符合工业实际，所以最小回流比只是一个操作限度。若操作处于全回流时，既无任何产品采出，也无原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔中，这在生产中午实际意义。但是由于此时所需理论板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置的开停车、排除故障及科学研究时采用。 实际回流比常取最小回流比的～倍。在精馏操作中，若回流系统出现故障，操作情况会急剧恶化，分离效果也将变坏。 板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数，有以下两种定义方法。 （1）总板效率E E=N/N e 式中 E——总板效率；N——理论板数（不包括塔釜）； N e ——实际板数。 (2)单板效率E ml E ml =(x n-1 -x n )/(x n-1 -x n *) 式中 E ml ——以液相浓度表示的单板效率； x n ，x n-1 ——第n块板和第n-1块板的液相浓度； x n *——与第n块板气相浓度相平衡的液相浓度。 总板效率与单板效率的数值通常由实验测定。单板效率是评价塔板性能优劣的重要数据。物系性质、板型及操作负荷是影响单板效率的重要因数。当物系与板型确定后，可通过改变气液负荷达到最高板效率；对于不同的板型，可以保持相同的物系及操作条件下，测定其单板效率，以评价其性能的优劣。总板效率反映全塔各塔板的平均分离效果，常用于板式塔设计中。 筛板塔精馏实验 实验五筛板塔精馏实验 一、实验目的 1．了解筛板精馏塔的结构及精馏流程； 2．熟悉筛板精馏塔的操作方法； 3．掌握精馏塔效率的测定方法。 二、实验基本原理 1．全塔效率 板式塔是使用量大、运用范围广的重要气（汽）液传质设备，评价塔板好坏一 般根据处理量、板效率、阻力降、操作弹性和结构等因素。目前出现的多种塔板中 鼓泡式塔板（筛板、浮阀板）和喷射式塔板（舌形、斜孔、网孔）在工业上使用较 多，板式塔作为气、液传质设备，既可用于吸收，也可用于精馏，用得多的是精馏 操作。在精馏装置中，塔板是汽、液两相的接触场所。在板式精馏塔中，混合液的 蒸汽逐板上升，回流液逐板下降，汽液两相在塔板上层接触，实现传质、传热过 程，从而达到分离目的。如果在某层塔板上，上升的蒸汽与下降的液体处于平衡状 态，则该塔板称为理论板。然而在实际操作中，由于塔板上的汽、液两相接触时间 有限及板间返混等因素影响，使汽、液两相尚未达到平衡即离开塔板，一块实际塔 板的分离效果达不到一块理论板的作用，因此精馏塔所需的实际板数比理论板数 多，若实际板数为NP ,理论板数为NT，则全塔效率ET： ET= (NT /NP )╳100% 2．操作因素对塔效率的影响 （1）回流比的影响 从塔顶回流入塔的液体量与塔顶产品量之比称为回流比。回流比是精馏操作的 一个重要控制参数，回流比数值的大小影响着精馏操作的分离效果与能耗。回流比 可分为全回流、最小回流比和实际操作回流比。全回流是一种极限情况，此时精馏 塔不加料也不出产品，塔顶冷凝量全部从塔顶回到塔内，这在生产上没有意义，但 是这种操作容易达到稳定，故在装置开工和科学研究中常常采用。全回流时由于回 流比为无穷大，当分离要求相同时比其它回流比所需理论板要少，故称全回流时所 需的理论板为最少理论板数。通常计算最少理论板数用芬斯克方程。对于一定的分 离要求，减少回流比，所需的理论塔板数增加，当减到某一回流比时，需要无穷多 个理论板才能达到分离要求，这一回流比称为最小回流比Rm。最小回流比是操作的 另一极限，因为实际上不可能安装无限多块的塔板，因此亦不能选择Rm来操作，实 际选择回流比R应为Rm的一个倍数，这个倍数根据经验取为 1.2～2。当体系分离要 求、进料组成和状态确定后，可以根据平衡线形状由作图求出最小回流比。在精馏 塔正常操作时，如果回流装置出现毛病，中断了回流，此时情况会发生明显变化， 塔顶易挥发物组成下降，塔釜易挥发物组成随之上升，分离情况变坏。 实验六精馏实验 ——乙醇－水精馏实验 通过该实验可以解决许多精馏操作型和部分 设计型问题，例如：不同进料位置、不同进料浓度、 不同进料量和不同回流比对最终产品质量有何影 响？如何寻找适宜的分离条件等？本实验可为不同 专业的学生以及学有余力的学生开设出综合型、研究 型和设计实验。不同类型的实验均可通过手动操作来 实现。 一、实验内容（任选一个） 1．测定全回流和部分回流条件下的全塔效率。 2．以实验室精馏塔设备生产出300—500ml浓度为 90%以上的乙醇产品。料液浓度为（15-20）%（均为体积百分率）。 3．研究不同进料浓度对操作条件和分离能力的影响 对于一给定的精馏塔，冷液进料，由于前段工序的原因，使进料浓度发生了变化。进料浓度的变化，直接影响着精馏操作。请你根据实验室的设备和物料，完成下列实验任务。 （1）从理论上分析，对于已给定的精馏塔，当进料浓度发生变化时，若不改变操作条件，对塔顶和塔釜产品质量有何影响。 （2）探讨进料浓度变化对全塔效率的影响。 （3）根据实验室现有条件，拟定改变进料浓度的方法，制定出实验方案（包括实验操作条件、实验设备流程、实验操作方法和注意事项等）。 （4）根据实验结果，探讨在进料浓度发生变化时，若要保证塔顶和塔釜产品的质量，可采取哪些措施。 4．研究不同回流比对操作条件和分离能力的影响 对于一给定的精馏塔，回流比是一个对产品质量和产量有重大影响而又便于调节的参数。请你根据实验室提供的设备和物料，完成下列实验任务。 （1）从理论上分析，对于已给定的精馏塔，回流比的改变对精馏操作和分离能力的影响。 （2）探讨不同回流比对全塔效率和单板效率的影响，以及不同回流比时浓度曲线分布有何不同。 （3）确定其中一组操作条件下的最小回流比，并计算最小回流比与实际回流比的关系。 （4）根据实验室现有条件，拟定改变回流比的方法，制定出实验方案（包括实验操作条件、实验设备流程、实验操作方法和注意事项等）。 精馏实验 一、简答题 1、电加热开关何时开启？精馏过程如何调节电压？ 待塔釜料液加好后，将加热电压调节旋钮全关，再开电加热开关，以免启动功率过大，烧坏电加热管。刚开始加热电压可高些如200~220V，等塔釜温度稳定在九十几度也即釜温达泡点时，电压降至100~120V左右，注意加热电压不能太高，否则会出现淹塔现象。 2、其他条件都不变，只改变回流比，对塔性能会产生什么影响？ 3、进料板位置是否可以任意选择，它对塔的性能有何影响？ 4、为什么酒精蒸馏采用常压操作而不采用加压蒸馏或真空蒸馏？ 5、将本塔适当加高，是否可以得到无水酒精？为什么？ 6、为什么精馏开车时，常先采用全回流操作？ 精馏塔要保持稳定高效操作，首先必须使精馏塔从下到上建立起一整套与给定操作条件对应的逐板递升的浓度梯度和逐板递降的温度梯度。即使全塔的浓度梯度和温度梯度按需要渐变。所以，在精馏塔开车时，常先采用全回流操作，待塔内情况基本稳定后，再开始逐渐增大进料流量，逐渐减小回流比，同时逐渐增大塔顶塔底产品流量。 7、精馏塔操作时，若精馏段的高度已不能改变，要提高塔顶产品易挥发组分的浓度，则采用什么方法？ 影响塔顶产品质量的诸因素中，影响最大而且最容易调节的是回流比。所以若需提高塔顶产品易挥发组分的浓度，常采用增大回流比的办法。 8、精馏塔操作时，若提馏段的高度已不能改变，要提高塔底产品中难挥发组分的浓度，则采用什么办法？ 最简便的办法是增大再沸器上升蒸汽的流量与塔底产品的流量之比。 （由7、8题可见，在精馏塔操作中，产品的浓度要求和产量要求是相互矛盾的，为此必须统筹兼顾，不能盲目地追求高浓度或高产量。一般是在保证产品浓度能满足要求以及能稳定操作的前提下，尽可能提高产量。此时提高产量的办法是在允许的范围内采用尽可能小的回流比和尽可能大的再沸器加热量。） 9、精馏操作稳定的必要条件是什么？ 精馏实验的实验报告 精馏实验的实验报告 引言： 精馏实验是一种常见的分离和纯化混合物的方法，它基于不同组分在不同温度 下的汽化和冷凝特性。本实验旨在通过对乙醇和水混合物的精馏实验，探究其 分离纯化的原理和过程，并通过实验数据分析和结果讨论，加深对精馏技术的 理解。 实验原理： 精馏实验基于液体组分在不同温度下的汽化和冷凝特性。在精馏塔内，混合物 被加热至沸腾，液体组分蒸发成气体，然后在塔内冷凝成液体，最终通过收集 器收集纯净的组分。这是因为不同组分的沸点不同，通过控制温度和塔内压力，可以实现对混合物的分离。 实验步骤： 1. 准备实验装置：将精馏塔、加热器、冷凝器、收集器等装置按照实验要求连 接好。 2. 准备混合物：准备一定比例的乙醇和水混合物，确保混合均匀。 3. 开始实验：将混合物倒入精馏塔，打开加热器，控制加热温度逐渐升高。 4. 收集组分：通过冷凝器将蒸汽冷凝成液体，分别收集纯净的乙醇和水。 实验数据： 在实验过程中，记录了不同温度下乙醇和水的蒸馏量，并绘制了温度-蒸馏量曲线。 实验结果分析： 根据实验数据和温度-蒸馏量曲线，可以得出以下结论： 1. 乙醇和水的沸点不同，乙醇的沸点较低，水的沸点较高。通过控制温度，可以使乙醇先蒸发，然后通过冷凝器收集纯净的乙醇。 2. 随着温度的升高，乙醇的蒸馏量逐渐增加，而水的蒸馏量逐渐减少。这是因为乙醇的沸点较低，容易蒸发，而水的沸点较高，需要较高温度才能蒸发。 3. 在实验过程中，需要控制温度和塔内压力，以确保乙醇和水的分离效果。如果温度过高或压力不合适，可能导致组分混合，无法实现分离。 实验讨论： 1. 实验中使用的乙醇和水混合物比例对分离效果有影响。如果混合物比例接近共沸点，分离效果可能不理想。因此，在实际应用中，需要根据混合物的组成和性质进行调整。 2. 实验中使用的精馏塔和冷凝器的设计和性能也会影响分离效果。较高效率的精馏塔和冷凝器可以提高分离效果，减少组分之间的混合。 结论： 通过精馏实验，成功地分离了乙醇和水混合物。实验结果表明，精馏技术是一种有效的分离和纯化混合物的方法，可以根据组分的沸点差异进行分离。在实际应用中，需要根据混合物的性质和要求，选择合适的精馏条件和设备，以达到理想的分离效果。 总结： 通过本次精馏实验，深入了解了精馏技术的原理和应用。实验结果和数据分析证明了精馏技术的有效性和可行性。在未来的实验和应用中，可以进一步研究和改进精馏技术，以满足不同领域的分离和纯化需求。 精馏实验操作参考步骤 一、操作步骤 实验前准备工作 将阿贝折光仪配套的超级恒温水浴调整运行到所需的温度（30C）,并记下这个温度。 配制一定浓度的乙醇/正丙醇混合液（乙醇质量百分数20%），然后加到原料罐中。在精馏塔釜中加入其容积2/3 的乙醇/正丙醇混合液。 1.根据任务要求计算出回流比（30分钟）。 2.开车准备，检查水、电、仪、阀、泵、储罐内液体是否处于正常状态。（20 分钟左右） ①开启总电源、仪表盘电源，查看电压表、温度显示、实时监控仪；打开计算机电源，启动计算机并进入计算机DCS控制系统。（DCS控制系统操作另有说明） ②打开冷却水上水阀，检查有无供水，关上水阀，或开启冷却风机是否正常并关闭。 ③确定个阀门正常位置后（塔釜放气阀打开），启动进料泵向塔内加料至指定位置。 3.全回流操作（40 分钟左右） ①开全凝器给水阀，调节流量至适宜（或开启冷却风机为正常操作）。 ②打开电加热器，调节塔釜加热电压（手动、自动都可以调节）。 ③观察、记录塔内温度、塔压降；进行全回流操作。 ④判断出全回流达到稳定后，在塔顶和塔釜分别取样，用阿贝折光仪测量样品浓度。阿贝折光仪的使用方法见本实验附录，记录实验数据。 ⑤全回流实验结束后，老师检查后开始部分回流实验。 4-完成实验任务进行部分回流操作（部分回流操作规定时间40分钟） ①确定进料位置后开启进料阀、启动进料泵，以指定进料量进料。 ②调节塔釜加热电压，调节回流比控制器（手动、自动都可以调节）。 ③通过塔温度、压降判断塔内稳定。 ④部分回流操作稳定后，隔10 分钟取样分析一次，共 2 次。 ⑤当规定时间到达时，告知老师，老师检查塔顶出料体积和浓度后方可结束实验。 5.正常停车（10分钟左右） ①关闭进料泵及相应管线上阀门。 ②关闭再沸器电加热。 ③关闭回流比控制器。 ④待精馏塔内没有上升蒸汽时，关闭冷却水上水阀或关闭风冷器风扇。 ⑤各阀门恢复初始开车前的状态。 ⑥关仪表电源和总电源。 6.实验结束后，一切复原，并打扫实验室卫生，将实验室水电切断后，方能离开实验室。 化工原理实验—精馏 化工原理实验—精馏 精馏是一种重要的分离技术，主要用于分离、纯化液体混合物中的各种成分。在实际生产和科研实验中，精馏已经成为不可或缺的重要技术。本文将就化工原理实验中的精馏实验进行详细介绍。 一、实验原理 精馏的基本原理是根据不同成分在液态和气态之间的平衡关系，在加热条件下将混合物中单一成分蒸发和冷凝来实现分离、提纯目标成分。实验中要分离的混合物首先被加热到沸腾点以上，因为各种成分的沸点不同，有些成分的沸点比另一些成分高得多，因此在离开混合物比较早的时候，一些液体成分便会压缩成气体形式，通过冷凝的方式回到液体形式，从而分离。 二、实验步骤 1.实验前准备： 确定实验目的，熟悉仪器使用方法和名词术语，检查实验物品是否准备充分。 2.实验流程： （1）调整设备：将水箱放在上部，并根据实验需要将装有混合物的烧瓶安装在下部。 （2）加热混合物：先在小火下加热，让混合物慢慢升温，确定加热速度以防止挥发速度过快。随着温度的升高，由混合物挥发出来的单一成分便会通过塞子进入冷凝器，冷凝器中的水为其退回到液体形态，收集并量取所需要的物质。 3.实验结束： （1）关闭所有开关：实验完成后，将电源关闭，并将实 验设备切断电源和气源。 （2）清洗设备与仪器：清洗所有已使用的材料和设备， 以确保下次的实验能保证卫生和安全。 三、实验注意事项 1.将水箱放置在塞子上方，仔细检查所有漏洞的位置和具 有修复能力的地方，以避免机械故障与事故到来。 2.在进行实验时，必须小心谨慎地装填液体混合物，尤其 是对于易燃物质，必须保持警惕，并根据实验条件和混合物来选择实验设备和材料。 3.在加热过程中，如果需要调整加热器的温度，必须慢慢 调整，直到较稳定的加热水平达到。 总之，精馏实验是一项非常重要的化工原理实验，同学们在进行实验时一定要小心谨慎，严格遵守实验规范，才能保证实验的顺利进行。 板式精馏塔的操作与塔效率的测定 一、实验目的 (1)熟悉板式塔的结构及精馏流程； (2)理论联系实际，掌握精馏塔的操作； (3)学会精馏塔塔效率的测定方法。 二、基本原理 1．二元精馏过程的质量指标和操作变量 精馏塔的进料通常是前一工序或另一精馏塔的出料，为简化讨论，认为它稳定不变。 二元精馏过程的质量指标是塔顶塔釜的轻组分含量d x和w x。主要操作变量是塔顶采出率D和塔釜加热量Qh。 2．维持连续精馏过程稳定操作的条件 (1)根据进料量及组成、产品的分离要求，严格维持 物料平衡。 1）总物料平衡：塔的总进料量应恒等于总出料量。 即 F = D + W 当进料量大于出料量时，会引起淹塔；相反，出料量大于进料量时，会引起塔釜干料，最终都将破坏精馏 塔的正常操作。 2)各组分的物料平衡：在满足总物料平衡的情况下，应同时满足轻组分物料平衡。即 w d f Wx Dx Fx += 由上述二式可知：为获得合格产品，必须保证一定的塔顶、塔釜采出率： w d w f x x x x F D --=和 F D F W -=1 实际操作中，塔釜采出率W 一般是根据塔釜液位的高低来操作，而塔顶采出率D 的大小则直接影响着质量指标。 （2）精馏塔应有足够的分离能力。 在塔板数一定的情况下，正常的精馏操作要有足够的回流比，才能保证一定的分离效果，得到合格的产品。而回流比的大小是由塔内热量衡算所决定，其中，塔釜加热量Qh 是个十分重要的操作变量。 （3）精馏塔操作时，塔内应有正常的气液负荷量，避免发生以下不正常的操作状况： 1)严重的液沫夹带现象 上升气流将塔板上的液体的一部分带至上层塔板，这种现象称为液沫夹带。液沫夹带是一种与液体主流方向相反的流动，属返混现象，将使板效率降低。液流量 本科实验报告 课程名称：过程工程原理实验（乙）实验名称：筛板塔精馏操作及效率测定姓名： 学院(系)： 学号： 指导教师： 同组同学： 一、实验目的和要求 1、了解板式塔的结构和流程，并掌握其操作方法； 2、测定筛板塔在全回流和部分回流时的全塔效率及全回流时的单板效率； 3、改变操作条件（回流比、加热功率等）观察塔内温度变化，从而了解回流的作用和操作条件对精馏分离效果的影响。 要求：已知原料液中乙醇的质量浓度为15~20% ，要求产品中乙醇的质量浓度在85%以上。 二、实验内容和原理 板式精馏塔的塔板是气液两相接触的场所，塔釜产生的上升蒸汽与从塔顶下降的下降液逐级接触进行传热和传质，下降液经过多次部分气化，重组分含量逐渐增加，上升蒸汽经多次部分冷凝，轻组分含量逐渐增加，从而使混合物达到一定程度的分离。 （一）全回流操作时的全塔效率E T 和单板效率E mV(4)的测定 1、全塔效率（总板效率）E T 1 100%T T P N E N -= ⨯ （1） 式中： N T — 为完成一定分离任务所需的理论板数，包括蒸馏釜； N P — 为完成一定分离任务所需的实际板数，本装置 =7块。 在全回流操作中，操作线在x-y 图上为对角线。根据实验中所测定的塔顶组成x D 、塔底组成x W （均为摩尔百分数）在操作线和平衡线间作梯级，即可得到理论板数N T 。 2、部分回流时全塔效率Er’的测定 2.1 精馏段操作线方程： 111D n n x R y x R R += +++ （2） 式中 ：y n+1 -----精馏段第n+1 块塔板上升的蒸汽组成，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； R----回流比 R=L/D X D ----塔顶产品液相组成，摩尔分数； 实验中回流量由回流转子流量计8测量，但实验操作中一般作冷液回流，故实际回流量需进行校正 ]) (1[0D R D D p r t t c L L -+ = (3) 式中: L 0-----回流转子流量计上的读数值,ml/min L -----实际回流量,ml/min t D -----塔顶液相温度，℃ t R -----回流液温度，℃ C P D -----塔顶回流液在平均温度(t D +t R )/2下的比热，KJ/kg ·K r D -----塔顶回流液组成下的汽化潜热，KJ/kg 产品量D 可由产品转子流量计测量，由于产品量D 和回流量L 的组成和温度相同，故回流比R 可直接用两者的比值来得到： D L R = (4) 式中:D-----产品转子流量计上的读数值,ml/min 实验中根据塔顶取样分析可得x D ，并测量回流和产品转子流量计读数L 0和D 以及回流温度t R 和塔顶液相温度t D ，再查附表可得C PD ，r D ，由式（3）（4）可求得回流比R ，代入式（2）即可得精馏段操作线方程。 2.2 加料线（q 线）方程 11F x q y x q q = --- （5） 式中: q------进料的液相分率; 精馏化工实验设计方案 精馏化工实验设计方案 一、实验目的 1. 掌握精馏操作的基本原理和方法； 2. 学习室温下常见物质的精馏分离技术； 3. 了解精馏分离的应用领域。 二、实验器材和试剂准备 1. 实验器材：醇灯、试管架、恒温槽、温度计等； 2. 试剂：乙醇、水等。 三、实验步骤 1. 将乙醇与水以一定比例混合，在试管中装入适量的混合液体； 2. 设置恒温槽的温度为80℃，将装有混合液体的试管放入恒 温槽中； 3. 将醇灯点燃，加热试管底部，使混合液体沸腾； 4. 在试管上方设置冷凝管，并用冷水冷却冷凝管； 5. 当混合液体沸腾产生气体时，通过冷凝管冷凝成液体； 6. 收集冷凝液体，观察并记录温度变化。 四、实验结果和数据处理 通过实验观察和记录，得到以下数据： 实验开始时，混合液体开始沸腾的温度为80℃； 随着时间推移，冷凝液体的温度逐渐降低，最后稳定在60℃。 五、实验讨论和结论 通过实验观察和数据处理，可以得到以下结论： 1. 在该实验中，乙醇与水通过精馏分离的方式可以得到分离的乙醇和水； 2. 乙醇和水的沸点不同，通过精馏的方法可以实现对两者的分离； 3. 实验中得到的冷凝液体的温度逐渐降低，说明该液体中的醇成分逐渐升高。 六、实验改进和展望 在改进实验中，可以尝试其他温度下的精馏分离实验，探究不同温度对分离效果的影响。此外，可以尝试使用其他物质的混合液体进行精馏分离实验，拓宽实验内容和应用范围。 七、安全注意事项 1. 实验中使用的醇灯需要小心操作，避免火灾和烫伤等事故发生； 2. 实验时要注意乙醇和水的挥发性，避免吸入有害气体； 3. 实验结束后，电源要及时切断，实验器材要归位整理，杜绝火灾等安全隐患。 以上是精馏化工实验的设计方案，通过简单的实验可实现对乙醇和水的分离，并可以通过温度变化观察和分析实验结果。实验过程需要注意安全事项，确保实验过程安全顺利地进行。 精馏实验装置实验报告 实验目的： 1. 理解精馏方法及其用途； 2. 熟悉精馏实验装置及其原理； 3. 掌握精馏实验的操作技能及数据处理方法； 实验介绍： 精馏是一种将混合物中的组分分离的方法，其原理是利用组分间的沸点差异，使混合物逐渐升温至沸腾，然后再将蒸汽冷凝成液体，具有组分分离的效果。本实验采用一种简易的精馏装置，它由一个加热器、一个冷凝器和一个接液器组成，可用于分离两种液态混合物。 实验步骤： 1. 先将装置清洗干净，在冷凝器内注满冷水； 2. 将试验所需的液体混合物（乙醇和水）倒入加热器内，倒入量不得超过加热器的1/2； 3. 使加热器加温，直至混合物沸腾，同时观察管道中的液位变化并记录下来； 4. 由于乙醇和水的沸点不同，乙醇先沸腾出来，冷凝在冷凝器内，再流出到接液器中； 5. 直到加热器内液位降至原来的1/3时，停止加热，等待冷凝器内残留的乙醇和水完全流出； 6. 记录下乙醇和水分别从冷凝器和接液器中流出的总量； 7. 重新开始加热，重复以上操作，直至加热器内只剩下水。 实验结果及分析： 在实验过程中，我们记录下了乙醇和水分别从冷凝器和接液器中流出的总量。通过计算可得，乙醇的酒精度为44%，水的含量为56%；水的纯度为100%。与理论值相比，存在一定误差，这是由于实验过程中存在蒸发、损失等不确定因素所致。 实验结论： 本实验采用一种简便易行的精馏装置，可以分离出两种液态混合物中的组分。通过实 验结果的分析，我们得出了乙醇和水的含量和纯度，这与理论值存在一定的误差。在实际 生产过程中，应该根据实际情况进行适当的调整和改良，以达到更好的分离效果。 进一步分析与讨论： 在实验过程中，为了达到更好的分离效果，我们应该控制加热器内液位不得超过1/2，这是因为液位过高会导致物料进入冷凝器内，影响分离效果。应该注意冷却水的流量和温度，对于不同的液体组分，所需的冷却量和温度也不同，应该根据实际情况进行调整。 精馏方法还有一些注意事项：一是应该避免过度加热，以免引起沸腾剧烈，导致混合 物喷溅；二是应该防止装置中的空气进入，造成分离效果不佳；三是应该定期清洗装置， 以保证实验精度和装置的使用寿命。 精馏方法是一种常见的分离技术，在化学、制药等领域有着广泛的应用。本实验采用 的精馏实验装置简单易行，适用于初学者的精馏实验。但是实验结果中存在一定的误差， 需要结合理论知识和实际经验进行分析和修正。对于实际生产中的应用，应该结合具体情 况进行调整和改良，以达到更好的分离效果。 在实际应用中，精馏技术也有广泛的应用。比如在石油化工领域，精馏技术可以用来 分离石油中不同碳数烃类，制备高纯度的化学品等，从而提高原材料的利用率和产率，降 低生产成本。在制药领域，精馏可以用来分离、纯化药物原料，提高纯度和活性，从而提 高药物的效果和质量，减少不必要的副作用。精馏技术在食品工业中也有应用，例如用于 酒类、香料、调味品等的生产过程中。 与传统的精馏方法相比，现代精馏技术在实际应用中也得到了广泛的发展。例如膜分 离技术，它利用特殊的膜分离设备对混合物进行分离，可以在不通过加热的情况下获得高 纯度的物质，减少了能源消耗和化学品的使用量，具有环保和节能的效果。超声波精馏技 术也能够通过超声波的作用对混合物进行快速分离，具有高效、快速等优点。 对于化学类实验中，精馏技术也是一种常用的分离和纯化技术，通常应用于从不同混 合物中提取纯度更高的目标化合物。从一种含有多种成分的复杂物质中提取某个有用成分；或者从多个化合物的混合物中分离出单一的化合物等。 在化学领域中，精馏技术的应用现已延伸到了不同的领域。比如在有机合成反应中， 精馏技术可以用于去除溶剂和副产物，提高目标产物的纯度和收率。在生物学等领域中， 精馏技术可以用来分离并提取生物分子，如蛋白质、核酸等。 精馏技术在环境污染治理中也有重要的应用。在大气污染控制中，精馏技术可以用于 提取空气中污染物的有用成分以及分离空气中的不同成分，从而有效地进行空气污染物的 治理。在水污染治理方面，精馏技术可以用来分离和提取废水中的污染物，以减少废水对 环境造成的损害。 精馏仿真实验报告 【篇一：化工原理实验精馏实验报告】 北京化工大学学生实验报告 学院：化学工程学院姓名：王敬尧 学号：2010016068 专业：化学工程与工艺 班级：化工1012班 同组人员：雍维、雷雄飞课程名称：化工原理实验实验名称： 精馏实验实验日期2013.5.15 北京化工大学 实验五精馏实验 摘要：本实验通过测定稳定工作状态下塔顶、塔釜及任意两块塔板的液相折光度，得到该处液相浓度，根据数据绘出x-y图并用图解法求出理论塔板数，从而得到全回流时的全塔效率及单板效率。通过实验，了解精馏塔工作原理。 关键词：精馏，图解法，理论板数，全塔效率，单板效率。 一、目的及任务 ①熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法。 ②了解板式塔的结构，观察塔板上汽-液接触状况。 ③测定全回流时的全塔效率及单塔效率。 ④测定部分回流时的全塔效率。 ⑤测定全塔的浓度（或温度）分布。 ⑥测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。 二、基本原理 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逐板下降的回流液，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。 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。若塔在最小回流比下操作，要完成分离任务，则需要无穷多塔板的精馏塔。当然，这不符合工业实际，所以最小回流比只是一个操作限度。若操作处于全回流时，既无任何产品采出，也无原料加入，塔顶的冷凝液全 部返回塔中，这在生产中午实际意义。但是由于此时所需理论板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置的开停车、排除故障及科学研究时采用。 实际回流比常取最小回流比的1.2～2.0倍。在精馏操作中，若回流系统出现故障，操作情况会急剧恶化，分离效果也将变坏。 1 板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数，有以下两种定义方法。 （1）总板效率e e=n/ne 式中e——总板效率；n——理论板数（不包括塔釜）； ne——实际板数。 (2)单板效率eml eml=(xn-1-xn)/(xn-1-xn*) 式中 eml——以液相浓度表示的单板效率； xn ，xn-1——第n块板和第n-1块板的液相浓度； xn*——与第n块板气相浓度相平衡的液相浓度。 总板效率与单板效率的数值通常由实验测定。单板效率是评价塔板性能优劣的重要数据。物系性质、板型及操作负荷是影响单板效率的重要因数。当物系与板型确定后，可通过改变气液负荷达到最高板效率；对于不同的板型，可以保持相同的物系及操作条件下，测定其单板效率，以评价其性能的优劣。总板效率反映全塔各塔板的平均分离效果，常用于板式塔设计中。 若改变塔釜再沸器中加热器的电压，塔内上升蒸汽量将会改变，同时，塔釜再沸器电加热器表面的温度将发生变化，其沸腾给热系数也将发生变化，从而可以得到沸腾给热系数与加热量的关系。由牛顿冷却定律，可知 式中 q——加热量，kw; a——传热面积，m2; △tm——加热器表面与主体温度之差，℃。 若加热器的壁面温度为ts ,塔釜内液体的主体温度为tw ,则上式可改写为 q=aa(ts-tw) 由于塔釜再沸器为直接电加热，则加热量q为 q=u/r 2化工原理实验精馏实验报告
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