化工原理精馏讲义(1)

化工原理实验讲义模板

1

实验--在线数字精馏

一、实验目的

1、熟悉板式精馏塔的结构、流程及各部件的结构作用；

2、用作图法和计算法确定精馏塔部分回流时理论板数，并计算出全塔效率。 3、测出全塔温度分布，确定灵敏板位置。

4、了解塔釜液位、塔釜加热量、预热、回流比等控制原理。

5 、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。 6 、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。 7 、学习精馏塔性能参数的测量方法，并掌握其影响因素。 8 、测定精馏过程的动态特性，提高学生对精馏过程的认识。

二、实验装置、流程及操作说明

1、实验装置及流程示意（见下页） 2、实验体系：酒精水溶液

3、进料状态：常温：不经过换热器预热和电预热，直接进料 加热：经过电加热预热，设置加热功率实现饱和液进料 4、结构参数：

塔内径D=68mm，塔总高H=3000mm，塔内采用筛板及弓形降液管，共有15块板。根据不同进料组成和状态，设置三个进料口，分别在第2、4、8（从下向上）板处。板间距HT=70mm，板上孔径d=2mm，筛孔数N=50个，开孔率4.3%。

塔顶为列管式冷凝器，冷却水走管外，蒸汽在管内冷凝。回流比由回流转子流量计与产品转子流量计数值决定。料液由泵从原料罐中经转子流量计计量后加入塔内。 5、有关测量仪表及控制 转子流量计参数：

塔顶：回流LZB—3 16～160 ml/min， 产品LZB—3 2.5～25 ml/min 进料：LZB—4，16～160 ml/min 冷却水：塔顶全凝器LZB—15，25～250 l/h 塔底冷却器LZB—10，16～160 l/h 压力：塔釜膜盒压力表： 0～6KPa

2

塔釜压力传感器： 0～6KPa

电流：塔釜电加热电流表（指针式）：0～20A 进料电加热电流表（指针式）：0～1A 数字仪表型号

触摸屏： 温度检测：12点 回流比输入控制 进料预热功率控制 塔釜电加热控制：宇电518

6、电磁阀：塔顶回流、塔顶产品：2W—025—08

7、调压器：塔釜和预热加热电压调压模块：40A，电流输入4—20mA 8、进料泵：磁力泵15w

9、电加热：塔釜功率：3*2 kw 380V（自控） 进料预热功率：300 w （自控）

10、操作参数：P釜=1.0～2.2KPa；T灵=82～84℃ T顶=78～80℃ T釜=97～100℃

3

精馏原理图-数字在线全凝器转子流量计：1、冷却水：LZB-15 [25-250l/h]；2、冷却水：LZB-10 [16-160l/h]；3、进料：LZB-4 [16-160ml/min]4、塔顶回流：LZB-4 [16-160ml/min]；馏分罐5、塔顶产品：LZB-3 [2.5-25ml/min]；6、压力表：0-6 KPa膜盒压力表。DF1DF2泵：磁力循环泵15w电加热：塔釜 2*3KW 回形 250mm长 进料 2*220W 盘带冷凝器内管换热面积： 45*3.14*0.007*0.3=0.296m2F10T8控制说明：1、塔釜液位力学自动控制；2、回流比手动、自动调节控制；T73、塔釜加热电压根据釜压力自动调节； 差压传感器0-6KPaL5L44、进料加热电压温度根据t12自动调节。F9F8T6F3F11T5F7L1AT4F6T3T2F5T12L2AFADP釜TL39F1T10F4F2F17F18AW冷却塔釜套管T1原料液罐塔顶产品罐电加热塔釜残液电预热自T11冷却水来水F16F15料液泵F14F13 在线精馏流程原理示意图

4

三、实验原理 1、乙醇—水系统特征 平衡数据 x—y相图 t—x—y相图 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 t 100.0 95.50 89.00 86.70 85.30 84.10 82.70 82.30 81.50 80.70 79.80 79.70 79.30 78.74 78.41 78.15 x 0.00 1.90 7.21 9.66 12.38 16.61 23.37 26.08 32.73 39.65 50.79 51.98 57.32 67.63 74.72 89.43 y 0.00 17.00 38.91 43.75 47.04 50.89 54.45 55.80 58.26 61.22 65.64 65.99 68.41 73.85 78.15 89.43 乙醇-水系统 乙醇水系统属于非理想溶液，具有较大正偏差。最低恒沸点为78.15℃，恒沸组成为0.894 [mol/%]。t100y9080706050403020100102030405060708090x9080(78.15 , 89.43)700102030405060708090x(y) 结论：⑴普通精馏塔顶组成xD＜0.894，若要达到高纯度酒需采用其它特殊精馏方法； ⑵为非理想体系，平衡曲线不能用y=f(α,x)来描述，只能用原平衡数据。 2、全回流操作 特征： ⑴ 塔与外界无物料流[不进料，无产品]；

⑵ 操作线y=x [每板间上升的气相组成=下降的液相组成]； ⑶ xD-xW 最大化[也既理论板数最小化]。

在实际工业生产中应用于设备的开停车阶段，使系统运行尽快达到稳定。

3、部分回流操作

5