化工原理精馏实验(最终版)

北京化工大学

化工原理实验

精馏实验报告

院系：化学工程学院

专业：化学工程与工艺班级：化工0808 指导老师：***

姓名：李彦佳学号： ********* 同组人员：张巍平、李硕、陆海东

课程名称：化工原理实验

实验名称：精馏实验

实验日期： 2011.4.18

实验六 精馏实验

一、实验目的

1、了解筛板式精馏塔的结构，学习数字显示仪表的原理及使用。

2、学习筛板式精馏塔的操作方法，观察汽液两相接触状况的变化。

3、测定在全回流时精馏塔总板效率，分析汽液接触状况对总板效率的影响。 4*、测定在全回流时精馏塔的单板效率。分析汽液接触状况对单板效率的影响。 5*、测定部分回流时的总板效率，分析气液接触状况对总板效率的影响。 6*、测定精馏塔在全回流下塔体浓度（温度）分布。 带*项为教学大纲要求之外项目。

二、实验原理：

在精馏过程中，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多次部分汽化部分冷凝，进行传热与传质，使混合液达到一定程度的分离。

回流是精馏操作的必要条件，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主要参数，它的大小直接影响精馏操作的分离效果和能耗。若塔在最小回流比下操作，要完成分离任务，则需要无穷多块塔板，在工业上是不可行的。若在全回流下操作，既无任何产品的采出，也无任何原料的加入，塔顶的冷凝液全部返回到塔中，这在生产中无任何意义。但是，由于此时所需理论板数最少，易于达到稳定，故常在科学研究及工业装置的开停车及排除故障时采用。通常回流比取最小回流比的1.2～2.0倍。

1．塔板效率

板式精馏塔中汽液两相在各塔板上相互接触而发生传质作用，由于接触时间短暂和不够充分，并且汽相上升也有一些雾沫夹带，因此其传质效率总不会达到理论板效果。通常用塔板效率来表示塔板上传质的完善程度。

塔板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数。影响塔板效率的因素很多，大致归纳为：流体的物理性质（如粘度、密度、相对挥发度和表面张力等）塔板结构以及操作条件等，由于影响塔板效率的因素相当复杂，目前仍以实验的方法测定。

a. 总板效率

（或全塔的效率）：反映全塔中各层塔板的平均分离效果，常用于板式

塔的设计。

（2-44）

式中： ET ——总板效率

NT ——理论板数 NP ——实际板数

全回流操作时理论板数可通过逐板计算或利用汽液平衡数据通过图解法求出。

（1）逐板计算法求理论板数

据芬斯克方程式（不包括再沸器） 式中：x D ——塔顶液相组成，摩尔分率；

x W ——塔底液相组成，摩尔分率

1

lg )]x x 1)(x 1x

lg[(Nmin m w

w D D ---=α

αm ——塔内平均相对挥发度，可取塔顶与塔釜间的几何平均值。

αm =

（2）图解法求理论板数

利用相平衡数据作出平衡线，根据测出的x D 、x W ，在对角线和平衡线间交替作梯级，即可求出全回流时的理论板数。

b. 单板效率

，反映单独的一块板上传质的效果，是评价塔板式性能优劣的重要

数据，常有于塔板的研究。

（2-45）

式中：——以液相浓度表示的单板效率；

xn ，xn-1——第n 块板和第n-1块板液相浓度；

——与离开第n 块板的气体相平衡的液相浓度

总板效率与单板效率的数值常由实验测定。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，可通过改变汽液符合达到最高的板效率；对于不同的板型，可以在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。

三、实验装置及流程

1. 精馏塔

精馏塔为筛板塔，全塔共8块塔板，塔身的结构尺寸为塔径Φ⨯（57 3.5）

mm ，塔板间距80mm ；溢流管截面积78.5mm ，溢流堰高12mm ，底隙高度6mm ；每块塔板开有43

个直径为1.5mm 的小孔，正三角形排列，孔间距为6mm 。为了便于观察塔板上的汽~液接触情况，塔身设有一节玻璃视盅，在第1~6块塔板上均有液相取样口。

蒸馏釜尺寸为108mm 4mm 400mm Φ⨯⨯。塔釜装有液位计、电加热器（1.5KW ）、控温电加热器（200W ）、温度计接口、测压口和取样口，分别用于观测釜内液面高度，加热料液，控制电加热器，测量塔釜温度，测量塔顶与塔釜的压差和塔釜液取样。由于本实验所取试样为塔釜液相物料，故塔釜可视为一块理论板。塔顶冷凝器为一蛇管式换热器，换热面积0.06

2m ，管外走蒸汽，管内走冷却水。

釜

顶、αα

精馏装置流程示意图（1）

1、塔顶冷凝器

2、塔身

3、视盅

4、塔釜

5、控温棒

6、支座

7、加热棒

8、塔釜液冷却器9、转子流量计10、回流分配器11、原料液罐

12、原料泵13、缓冲罐

2. 回流分配装置

回流分配装置由回流分配器与控制器组成。控制器由控制仪表和电磁线圈构成。回流分配器由玻璃制成，它由一个入口管、两个出口管及引流棒组成。两个出口管分别用于回流和采出。引流棒为一根?4mm的玻璃棒，内部装有铁芯，塔顶冷凝器中的冷凝液顺着引流棒流下，在控制器的控制下实现塔顶冷凝器的回流或采出操作。即当控制器电路接通后，电磁线圈将引流棒吸起，操作处于采出状态。当控制器电路断路时，电磁线圈不工作，引流棒自然下垂，操作处于回流状态。此回流分配器既可通过控制器实现手动控制，也可通过计算机实现自动控制。

3. 测控系统

在本实验中，利用人工智能仪表分别测定塔定温度、塔釜温度、塔身伴热温度、塔釜加热温度、全塔压降、加热电压、进料温度及回流比等参数，该系统的引入，不仅使实验更为简便、快捷，又可实现计算机在线数据采集与控制。

4物料浓度分析

本实验所用的体系为乙醇-正丙醇，由于这两种物质的折射率存在差异，且其混合物的质量分数与折射率有良好的线性关系，故可通过阿贝折光仪（使用方法详见第六章）分析料液的折射率，从而得到浓度。这种测定方法的特点是方便快捷、操作简单，但精度稍低；若要实现高精度的测量，可利用气相色谱进行浓度分析。

混合料也的折射率与质量分数（以乙醇计）的关系如下。

40℃ m=58.2068—42.1941n D

式中 m——料液的质量分数；

n D——料液的折射率（以上数据为由实验测得）。

四、操作要点

①对照流程图，先熟悉精馏过程中的流程，并搞清仪表上的按钮与各仪表相对应的设备与测控点。

②全回流操作时，在原料贮罐中配置乙醇含量20%～25%（摩尔分数）左右的乙醇-正丙醇料液，启动进料泵，向塔中供料至塔釜液面达250～300mm。

③启动塔釜加热及塔身伴热，观察塔釜、塔身、塔顶温度及塔板上的气液接触状况（观察视镜），发现塔板上有料液时，打开塔顶冷凝器的水控制阀。

④测定全回流情况下的单板效率及全塔效率，在一定的回流量下，全回流一段时间，待该塔操作参数稳定后，即可在塔顶、塔釜及相邻两块塔板上取样，用阿贝折光仪进行分析，测取数据（重复2～3次），并记录各操作参数。

⑤实验完毕后，停止加料，关闭塔釜加热及塔身伴热，待一段时间后（视镜内无料液时），切断塔顶冷凝器及釜液冷却器的供水，切断电源，清理现场。

五、报告要求

①在直角坐标系中绘制x-y图，用图解法求出理论板数。

②求出全塔效率和单板效率。

③结合精馏操作对实验结果进行分析。

六、数据处理

（1）原始数据

实验数据：

塔顶n d1=1.3595;n d2=1.3595；塔釜n d1=1.3732;n d2=1.373;

第四块板n d1=1.361;n d2=1.361;

第五块板n d1=1.3617;n d2=1.3619;

（2）数据处理

a. 始数据处理：

原始数据记录处理如下：

塔釜 1.3732 1.373 1.3731 0.273789 0.329647 第四块板 1.361 1.361 1.361 0.784305

0.82587

第五块板

1.3617

1.3619

1.3618 0.750551 0.796937

以第一组塔顶数据为例计算： 平均折光率 n d =

n d1+n d2

2

=

1.3595+1.3595

2

=1.3595

乙醇质量分数 m =58.2068−42.1041n d =58.2068−42.1041×1.3595=0.847592 乙醇摩尔分数 x =

m/M 乙醇

m/M 乙醇+(1−m)/M 丙醇

=0.847592/460.847592

46

+(1−0.847592)/60

=0.878845

b . 在直角坐标系中绘制x-y 图，用图解法求出理论板数。

c. 求出全塔效率和单板效率。

由图解法可知，理论塔板数为4块板（包含塔釜），故全塔效率为

E r =N t −1N ×100%=4−1

8

×100%=37.5%

由相平衡关系可得:

利用乙醇—正丙醇平衡数据可得如下表所示：

序号 液相组成

气相组成

1/x 1/y 1

00.10.20.30.40.50.60.70.80.910

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

乙醇——正丙醇平衡数据线性(系列2)

乙醇——正丙醇相平衡关系图

有图可知斜率 k =1

α=0.436 ∴α=2.294 ；

全回流操作线方程为1n n y x -=,故 x 5∗

=x

4α−(α−1)x 4

=0.6314

第五块板的单板效率: E ml =x 4−x 5x 4−x 5

∗=0.1488

实验结果分析：

经计算可得单板效率较低，其原因可能是：

① 该实验精馏塔仅用于模拟操作过程，塔板面积有限；

② 气液在塔板上的接触时间有限，使得气液两相在达到平衡前就相互分离； 且该塔塔板非理想化塔板，使得气液两相未能充分接触。

2、由该实验可得出，提高单板效率的有效方法如下：

①扩大塔板面积；

②延长气液接触的时间；

③改造成或选择效率较高的塔板。

七、思考题

①什么是全回流？全回流操作有哪些特点，在生产中有什么实际意义？如何测定全回流条件下的气液负荷？

答：全回流是精馏塔中气相组分完全用于回流到精馏塔中，而无进料和出料的操作状态。在精馏塔的停开车和塔板效率的测定以及理论研究中使用。

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？

答：塔釜加热对使塔顶气相轻组分组成浓度更高，塔釜液相轻组分组成浓度更低，对精馏有利。塔釜加热量主要消耗在精馏塔气液热量交换上，与回流量有关。

③如何判断塔的操作已达到稳定？

答：当塔内各塔板的浓度(或温度)不再变化时，则可证明塔已稳定。

④当回流比R

答：精馏塔还可以操作，但不能达到分离要求。可通过调节回流时间和采出时间来确定回流比。

⑤冷液进料对精馏塔操作有什么影响？进料口如何确定？

答：冷热进料有利于精馏塔操作，使塔顶气相轻组分组成浓度更高，塔釜液相轻组分组成浓度更低。进料口应在塔内组成与进料组成最接近的地方。

⑥塔板效率受哪些因素影响？

答：塔板效率受操作条件、物料物性、塔板板型、气液接触状况影响。

⑦精馏塔的常压操作如何实现？如果要改为加压或减压操作，如何实现？

答：在精馏塔顶的冷凝器出接通大气，从而实现精馏塔的常压操作。若要改为加压操作，可向塔内通入惰性气体；若要减压操作，可在塔的采出口处加一真空泵。

附录一：阿贝折射仪使用方法：

（1）恒温

将阿贝折光仪置于光线充足的位置，并用橡胶管将其与恒温水浴连接，然后开启恒温水浴，调节到所需温度，待恒温水浴温度稳定5min后，即可开始使用。

（2）加样

将辅助棱镜打开，用擦镜纸将镜面擦干后，闭合棱镜，用注射器将待测液体从加样孔注入，锁紧锁钮，使液层均匀，充满视场。

（3）对光和调整

转动手柄，使刻度盘的示值为最小，调节反射镜，使测量视镜仲的视场最亮，再调节目镜，至准丝清晰。转动手柄，直至观察到视场中的明暗线，此时若交接出出现色彩光带，则应调节消色散手柄，使视场内呈现清晰的明暗界限，将交界线对准准丝焦点，此时，从视镜中读得的数据即为折射率。

（4）整理

测量结束时，先将恒温水浴电源切断，然后将棱镜表面擦干净，如果长时间不用，应卸掉橡胶管，放净保温套仲的循环水，将阿贝折光仪放到仪器箱中存放。

附录一：

乙醇-正丙醇 t-x-y 关系

（均以乙醇摩尔分率表示，x-液相 y-气相）

乙醇-丙醇平衡数据(p=101.325kPa)

乙醇沸点：78.3℃；丙醇沸点：97.2℃.

化工原理精馏实验报告

北京化工大学 实验报告 精馏实验 一、摘要 精馏是实现液相混合物液液分离的重要方法，而精馏塔是化工生产中进行分离过程的主要单元，板式精馏塔为其主要形式。本实验用工程模拟的方法模拟精馏塔在全回流的状态下及部分回流状态下的操作情况，从而计算单板效率和总板效率，并分析影响单板效率的主要因素，最终得以提高塔板效率。 关键词：精馏、板式塔、理论板数、总板效率、单板效率 二、实验目的 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，观察塔板上气- 液接触状况。 3、测测定全回流时的全塔效率及单板效率。 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。 三、实验原理 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，进行传热和传质，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。塔顶的回流量和采出量之比，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

需要有无穷多块塔板的精馏塔。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，这在生产中无实验意义。但是，由于此时所需理论板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置开停车、排除故障及科学研究时采用。 实际回流比常取用最小回流比的倍。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 N e 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E ml E x n 1 x n E ml * 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 块板的和第（n-1 ）块板得液相浓度； 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素。当物系与板型确定后，可通过改变气液负荷达到最高的板效率；对于不同的板型，可以在保持相同的物系及操作条件下，测定其单板效率，已评价其性能的优劣。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电加热器的电压，塔板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也加热量的关系。由牛顿冷却定律，可知 Q A t m

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。 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

化工原理精馏实验(最终版)

化工原理实验 精馏实验报告 班级：化工1104 姓名：吕游 学号： 2011011105 同组人员：刘晓林，许馨予，张少林 实验日期：2011.4.18 一、实验目的 1、了解筛板式精馏塔的结构，学习数字显示仪表的原理及使用。 2、学习筛板式精馏塔的操作方法，观察汽液两相接触状况的变化。

3、测定在全回流时精馏塔总板效率，分析汽液接触状况对总板效率的影响。 4*、测定在全回流时精馏塔的单板效率。分析汽液接触状况对单板效率的影响。 5*、测定部分回流时的总板效率，分析气液接触状况对总板效率的影响。 6*、测定精馏塔在全回流下塔体浓度（温度）分布。 带*项为教学大纲要求之外项目。 二、实验原理： 在精馏过程中，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多次部分汽化部分冷凝，进行传热与传质，使混合液达到一定程度的分离。 回流是精馏操作的必要条件，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主要参数，它的大小直接影响精馏操作的分离效果和能耗。若塔在最小回流比下操作，要完成分离任务，则需要无穷多块塔板，在工业上是不可行的。若在全回流下操作，既无任何产品的采出，也无任何原料的加入，塔顶的冷凝液全部返回到塔中，这在生产中无任何意义。但是，由于此时所需理论板数最少，易于达到稳定，故常在科学研究及工业装置的开停车及排除故障时采用。通常回流比取最小回流比的1.2～2.0倍。 1．塔板效率 板式精馏塔中汽液两相在各塔板上相互接触而发生传质作用，由于接触时间短暂和不够充分，并且汽相上升也有一些雾沫夹带，因此其传质效率总不会达到理论板效果。通常用塔板效率来表示塔板上传质的完善程度。 塔板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数。影响塔板效率的因素很多，大致归纳为：流体的物理性质（如粘度、密度、相对挥发度和表面张力等）塔板结构以及操作条件等，由于影响塔板效率的因素相当复杂，目前仍以实验的方法测定。 a. 总板效率 （或全塔的效率）：反映全塔中各层塔板的平均分离效果，常用于板式 塔的设计。 （2-44） 式中： ET ——总板效率 NT ——理论板数 NP ——实际板数 全回流操作时理论板数可通过逐板计算或利用汽液平衡数据通过图解法求出。 （1）逐板计算法求理论板数 据芬斯克方程式1 lg )]x x 1)(x 1x lg[(Nmin m w w D D ---=α（不包括再沸器） 式中：x D ——塔顶液相组成，摩尔分率； x W ——塔底液相组成，摩尔分率 αm ——塔内平均相对挥发度，可取塔顶与塔釜间的几何平均值。 αm =釜顶、αα （2）图解法求理论板数 利用相平衡数据作出平衡线，根据测出的x D 、x W ，在对角线和平衡线间交替作梯级，即可求出全回流时的理论板数。

化工原理实验报告_精馏

v .. . .. 化工原理实验报告 实验名称：精馏实验 班级：生工xx ：xxx 学号：xxx 同组人：xxx 日期：xxx

精馏实验 一、摘要及关键词 摘要：精馏是实现液相混合物液液分离的重要方法，而精馏塔是化工生产中进行分离过程的主要单元，板式精馏塔为其主要形式。本实验在常温、常压下用工程模拟的方法模拟精馏塔在全回流的状态下的操作情况，从而计算总板效率和单板效率，并分析影响单板效率的主要因素，最终得以提高塔板效率。 关键词：精馏，板式塔，理论板数，总板效率，单板效率 二、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板效率。 三、基本理论及原理 在板式精馏塔中，由塔釜产生的蒸汽沿塔板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。塔顶的回流液与采出量之比，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，则需要有无穷多块塔板的精馏塔。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，也无任何原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔中，这在生产中无实验意义。但是，由于此时所需理论板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置中的开停车、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。在精馏塔操作中，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 E N = 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 1,*1n n ml n n n x x E x x ---= - 式中 E ml,n ——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； 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

化工原理精馏塔实验

实验五 精馏实验 1．实验目的 （1）了解板式精馏塔和填料精馏塔的结构与操作； （2）测定全回流和部分回流时板式精馏塔的全塔效率和单板效率，及填料精馏塔的等板高度； （3）了解气相色谱的使用方法。 2．基本原理 （1）全塔效率E T 全塔效率E T ＝N T /N P ，其中N T 为所需理论板数，N P 为塔内实际板数。板式塔内各层塔板上的气液相接触效率并不相同，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。 理论板数N T 由已知双组分物系的平衡关系，通过实验测得的塔顶产品组成X D 、料液组成X F 、釜液组成X W 、回流比R 、进料热状况等，即可用图解法求得。 （2）单板效率（默弗里效率）E M 是指气相或液相经过一层实际塔板前后的组成变化与经过一层理论塔板前后的组成变化的比值，如第n 块板的液相单板效率定义为： 通过取样分析相邻两块板上的液相组成，汽相组成可由物料衡算求出，再通过平衡关系确定与汽相成平衡的液相组成，即可算出单板效率。 （3）等板高度HETP HETP ＝Z /N T ，其中Z 为填料层高度，N T 为理论板数。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。它的大小取决于填料的类型、材质与尺寸，受系统物性、操作条件及塔设备尺寸的影响，一般由实验测定。对于双组分物系，根据平衡关系，通过实验测得的塔顶产品组成x D 、料液组成x F 、釜液组成x W 、回流比R 、进料热状况、填料层高度等有关参数，用图解法求得理论板数后，即可算出HETP 。 3．实验装置与流程 本实验精馏塔有筛板塔和填料塔两种类型。 不锈钢筛板塔：塔内径为66mm ，实际塔板数N P ＝16块，其流程如图2-7所示。 不锈钢填料塔：塔内径为68mm ，塔内填料层高度Z ＝1m ，填料为不锈钢θ环散装填料， 尺寸为φ6×6mm ，比表面积440m 2/m 3，空隙率0.7 m 3/m 3 ，堆积密度 700kg/m 3，填料因子1500 m -1，填料层支承栅板开孔率75％。其流程如图2-8所示。 两种类型塔的塔釜均采用功率为2.5kw 的电加热器加热，塔顶冷凝器为列管换热器，供料采用LMI 电磁微量计量泵进料。仪控柜（塔I 和塔II 共用）面板如图2-9所示。 * 11n n n n ML x x x x E --= --

化工原理精馏实验(最终版)

北京化工大学 化工原理实验 精馏实验报告 院系：化学工程学院 专业：化学工程与工艺班级：化工0808 指导老师：*** 姓名：李彦佳学号： ********* 同组人员：张巍平、李硕、陆海东 课程名称：化工原理实验 实验名称：精馏实验 实验日期： 2011.4.18

实验六 精馏实验 一、实验目的 1、了解筛板式精馏塔的结构，学习数字显示仪表的原理及使用。 2、学习筛板式精馏塔的操作方法，观察汽液两相接触状况的变化。 3、测定在全回流时精馏塔总板效率，分析汽液接触状况对总板效率的影响。 4*、测定在全回流时精馏塔的单板效率。分析汽液接触状况对单板效率的影响。 5*、测定部分回流时的总板效率，分析气液接触状况对总板效率的影响。 6*、测定精馏塔在全回流下塔体浓度（温度）分布。 带*项为教学大纲要求之外项目。 二、实验原理： 在精馏过程中，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多次部分汽化部分冷凝，进行传热与传质，使混合液达到一定程度的分离。 回流是精馏操作的必要条件，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主要参数，它的大小直接影响精馏操作的分离效果和能耗。若塔在最小回流比下操作，要完成分离任务，则需要无穷多块塔板，在工业上是不可行的。若在全回流下操作，既无任何产品的采出，也无任何原料的加入，塔顶的冷凝液全部返回到塔中，这在生产中无任何意义。但是，由于此时所需理论板数最少，易于达到稳定，故常在科学研究及工业装置的开停车及排除故障时采用。通常回流比取最小回流比的1.2～2.0倍。 1．塔板效率 板式精馏塔中汽液两相在各塔板上相互接触而发生传质作用，由于接触时间短暂和不够充分，并且汽相上升也有一些雾沫夹带，因此其传质效率总不会达到理论板效果。通常用塔板效率来表示塔板上传质的完善程度。 塔板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数。影响塔板效率的因素很多，大致归纳为：流体的物理性质（如粘度、密度、相对挥发度和表面张力等）塔板结构以及操作条件等，由于影响塔板效率的因素相当复杂，目前仍以实验的方法测定。 a. 总板效率 （或全塔的效率）：反映全塔中各层塔板的平均分离效果，常用于板式 塔的设计。 （2-44） 式中： ET ——总板效率 NT ——理论板数 NP ——实际板数 全回流操作时理论板数可通过逐板计算或利用汽液平衡数据通过图解法求出。 （1）逐板计算法求理论板数 据芬斯克方程式（不包括再沸器） 式中：x D ——塔顶液相组成，摩尔分率； x W ——塔底液相组成，摩尔分率 1 lg )]x x 1)(x 1x lg[(Nmin m w w D D ---=α

化工原理实验—精馏

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。

化工原理精馏实验报告

化工原理精馏实验报告 精馏技术在化学工程中已经得到了广泛的应用，但是如何完善其理论基础却是一个相当棘手的问题。本文介绍了精馏实验，简要概述了精馏实验的基本原理及其应用，同时尝试深入了解精馏实验的基本操作，研究精馏实验的结果，并探讨分析其理论原理。 精馏是一种分离工艺，它的用途有两个方面。首先，精馏是一种冷冻分离技术，可以通过利用液相与固相的分子量差异，将混合物分离出来。其次，精馏也可以被用于提取物质，将物质从混合物中分离出来，以获得更高纯度的产品。 精馏实验的基本原理是利用溶剂的沸点级将混合液分为多个部分，然后采用吸附的方式将其中的不同组分分离出来。精馏实验的操作步骤有：放置混合液；配置精馏塔；控制温度；给料；收集分离结果并绘制精馏曲线；分析结果。首先，将混合液放入精馏塔中，然后控制精馏塔的温度，在进行温度控制的过程中，给料应该按预先设定的速率进行，以控制压力，这样便可以收集分离后的结果，绘制精馏曲线，根据精馏曲线的分析，可以分析出所得到的产品的有效性，并了解其分离效果。 另外，在精馏实验中，还可以采用许多其它的手段，以检验精馏实验的结果，如容量分析、比表面积测定、溶解度测定、m角测定等，从而对精馏实验的结果进行评价。总之，精馏实验是为了让我们更好地理解和利用化学工程中的精馏技术，了解精馏实验的原理和操作，充分利用实验结果，并以此进行研究。

通过以上介绍，我们可以发现，精馏实验在化学工程中具有重要意义，可以用来分离混合液，提取物质，评价实验结果，从而为精馏技术的改进提供有力的理论支撑。然而，在实际进行精馏实验时，需要用户掌握基本原理、进行合理操作，避免发生意外和错误，有效地利用精馏塔，从而使实验结果更好地反映出实验所需的理论结果。 综上所述，精馏技术已经在化学工程领域得到广泛应用，但是如何提高精馏技术的理论基础仍然是一个复杂的问题。因此，精馏实验就显得十分重要，它不仅能够给我们提供更多的知识，而且可以实践中新的了解，以更加全面地把握精馏技术的理论原理，进而更好地服务于化学工程的发展。

化工原理筛板塔精馏实验报告

筛板塔精馏实验 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．全塔效率E T 全塔效率又称总板效率，是指达到指定分离效果所需理论板数与实际板数的比值： N T——完成一定分离任务所需的理论塔板数，包括蒸馏釜； N P——完成一定分离任务所需的实际塔板数，本装置N P＝10。 2．图解法求理论塔板数N T 以回流比R写成的精馏段操作线方程如下： 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； x D——塔顶溜出液的液体组成，摩尔分数； R——泡点回流下的回流比。 提馏段操作线方程如下： y m+1——提馏段第m+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数； x m——提馏段第m块塔板下流的液体组成，摩尔分数； x W－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： 其中， q——进料热状况参数； r F——进料液组成下的汽化潜热，kJ/kmol； t S——进料液的泡点温度，℃； t F——进料液温度，℃； c pF——进料液在平均温度 (tS − tF ) /2 下的比热容，kJ/（kmol℃）； x F——进料液组成，摩尔分数。 （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 全回流时理论塔板数确定 （2）部分回流操作 部分回流操作时，如图2，图解法的主要步骤为： A.根据物系和操作压力画出相平衡曲线，并画出对角线作为辅助线； B.在对角线上定出a点(xD，xD)、f点(xF，xF)和b点(xW，xW)；

化工原理实验—精馏

化工原理实验—精馏 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，把握精馏塔的操作； (3)学会精馏塔塔效率的测定方法。 二、差不多原理 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，认为它稳固不变。 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。要紧操作变量是塔顶采出率D和塔釜加热量Qh。 2．坚持连续精馏过程稳固操作的条件 (1)依照进料量及组成、产品的分离要求，严格坚持 物料平稳。 1〕总物料平稳：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)各组分的物料平稳：在满足总物料平稳的情形下，应同时满足轻组分物料平稳。即 w d f W x 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 一样是依照塔釜液位的高低来操作，而塔顶采出率D 的大小那么直截了当阻碍着质量指标。 〔2〕精馏塔应有足够的分离能力。 在塔板数一定的情形下，正常的精馏操作要有足够的回流比，才能保证一定的分离成效，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，幸免发生以下不正常的操作状况： 1)严峻的液沫夹带现象 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

板式塔精馏实验(化工原理)

F D W 试验 板式塔精馏试验 一、试验目的 1、了解筛板式精馏塔的构造与流程； 2、生疏筛板式精馏塔的操作方法； 3、测定全回流及局部回流时塔的单板效率、总塔板效率。 二、根本原理 精馏是最常见的分别液体混合物的单元操作。在板式精馏塔中，混合液在塔板上传质、传热，气相逐板上升，液相逐板下降，层层接触，屡次局部气化，局部冷凝，在塔顶得到较纯的轻组分，塔釜得到较纯的重组分，从而实现分别，试验物料是乙醇—水系统。 1. 维持稳定连续精馏操作过程的条件 （1） 依据进料量及其组成、分别要求，严格维持塔内的物料平衡 总物料平衡 F=D+W 〔8－1〕 各组分的物料平衡 Fx = Dx + Wx 〔8－2〕 D x x 塔顶采出率 F W 〔8－3〕 F x x D W 假设 F ＞D+W ，塔釜液面上升，会发生淹塔；相反假设F ＜D+W ，会引起塔釜液面下降， 最终导致破坏精馏塔的正常操作。假设塔顶采出率过大，即使精馏塔有足够的分别力量，塔顶也不能获得合格产物。 （2） 精馏塔的分别力量 在塔板数肯定的状况下，正常的精馏操作要有足够的回流比，才能保证肯定的分别效果， 获得合格的产品，所以要严格掌握回流量。 （3） 精馏塔操作时，应有正常的汽液负荷量，避开不正常的操作状况1〕 严峻的液沫夹带现象 2） 严峻的漏液现象 3） 溢流液泛 2. 灵敏板温度 一个正常操作的精馏塔当受到某一外界因素的干扰(如 R 、x F 、F 、采出率等发生波动时)， 全塔各板上的组成发生变化，全塔的温度分布也发生相应的变化，其中有一些板的温度对外界干扰因素的反响最灵敏，故称它们为灵敏板。灵敏板温度的变化可预示塔内的不正常现象的发生，可准时实行措施进展订正。 3. 塔效率 〔1〕全塔效率 全塔效率是板式塔分别性能的综合度量，一般由试验测定。

化工原理精馏实验报告

北 京 化 工 大 学 实 验 报 告 课程名称： 化工原理实验 实验日期： 2011.04.24 班 级： 化工0801 姓 名： 王晓 同 组 人：丁大鹏,王平,王海玮 装置型号： 精馏实验 一、摘要 精馏是实现液相混合物液液分离的重要方法，而精馏塔是化工生产中进行分离过程的主要单元，板式精馏塔为其主要形式。本实验用工程模拟的方法模拟精馏塔在全回流的状态下及部分回流状态下的操作情况，从而计算单板效率和总板效率，并分析影响单板效率的主要因素，最终得以提高塔板效率。 关键词：精馏、板式塔、理论板数、总板效率、单板效率 二、实验目的 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，观察塔板上气-液接触状况。 3、测测定全回流时的全塔效率及单板效率。 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。 三、实验原理 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，进行传热和传质，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。塔顶的回流量和采出量之比，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，则需要有无穷多块塔板的精馏塔。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，这在生产中无实验意义。但是，由于此时所需理论板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置开停车、排除故障及科学研究时采用。 实际回流比常取用最小回流比的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。 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 E N 式中 E —总板效率； N —理论板数（不包括塔釜）； Ne —实际板数。

化工原理精馏实验报告

北京化工大学 实验报告 课程名称：化工原理实验实验日期：2011.04.24 班级：化工 0801姓名：王晓 同组人：丁大鹏 ,王平 ,王海玮装置型号： 精馏实验 一、摘要 精馏是实现液相混合物液液分离的重要方法，而精馏塔是化工生产中进行分离过程的主 要单元，板式精馏塔为其主要形式。本实验用工程模拟的方法模拟精馏塔在全回流的状态下 及部分回流状态下的操作情况，从而计算单板效率和总板效率，并分析影响单板效率的主要 因素，最终得以提高塔板效率。 关键词：精馏、板式塔、理论板数、总板效率、单板效率 二、实验目的 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，观察塔板上气- 液接触状况。 3、测测定全回流时的全塔效率及单板效率。 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。 三、实验原理 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，进行传热和传质，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。塔顶的回流量和采出量之比，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，则需要有无穷多块塔板的精馏塔。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，这在生产中无实验意义。但是，由于此时所需理论板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置开停车、排除故障及科学研究时采用。 实际回流比常取用最小回流比的 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。 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 N E N e 式中 E —总板效率；N—理论板数（不包括塔釜）；Ne —实际板数。

化工大学精馏实验报告

化工大学精馏实验报告The final revision was on November 23, 2020

北 京 化 工 大 学 化 工 原 理 实 验 告 ： ： ： ： ： ： 实验名称 班级 姓名 学 号 同组成员 实验日期 精馏实验 实验 日 期

精馏实验 一、实验目的 1、熟悉填料塔的构造与操作； 2、熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法； 3、了解板式精馏塔的结构，观察塔板上汽液接触状况； 4、掌握液相体积总传质系数K a的测定方法并分析影响因素 x 5、测定全回流时的全塔效率及单板效率； 6、测量部分回流时的全塔效率和单板效率 二、实验原理 在板式精馏塔中，混合液的蒸汽逐板上升，回流液逐板下降，气液两相在塔板上接触，实现传质、传热过程而达到分离的目的。如果在每层塔板上，上升的蒸汽与下降的液体处于平衡状态，则该塔板称之为理论塔板。然而在实际操做过程中由于接触时间有限，气液两相不可能达到平衡，即实际塔板的分离效果达不到一块理论塔板的作用。因此，完成一定的分离任务，精馏塔所需的实际塔板数总是比理论塔板数多。 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，则需要有无穷多块板的精馏塔。这在工业上是不可行的，所以最小回流比只是一个操作限度。若在全回流下操作，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，这在生产中无实验意义。实际回流比常取最小回流比的~倍。