精馏实验装置说明书

精 馏 实 验 装 置

说 明 书

(乙醇-丙醇体系)

北京化工大学 化工原理教研室

一、实验目的：

1、测定全回流条件下的全塔效率和单板效率 2、测定部分回流条件下的全塔效率 3、测定精馏塔的塔板浓度（温度）分布

二、原理：

本设备为DES—Ⅲ型精馏实验装置。精馏塔共有8块塔板，塔身的结构尺寸为：塔内径为50mm，塔板间距为80mm，溢流管截面积为80mm2，溢流堰高为12mm，底隙高度为5mm，每块塔板上开有直径为1.5mm的小孔，正三角形排列，孔间距为6mm。除7、8板外，每块塔板上都有液相取样口。为了便于观察塔板上的气液接触状况，在7与8板间设有一节玻璃视盅。蒸馏釜的尺寸φ108×4×400mm，装有液面计、电加热棒（加热面积为0.05m,功率为1500W）、控温电热棒（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、控制电加热量、测量釜温、测量塔板压降和塔釜液相取样。塔顶冷凝器为一蛇管式换热器，换热面积为0.06m，管外走蒸汽，管内走冷却水。

回流分配装置由回流分配器与控制器组成。回流分配器由玻璃制成，两个出口管分别用于回流和采出，引流棒为一根φ4mm的玻璃棒，内部装有铁芯，可在控制器的作用下实现引流。此回流分配器既可通过控制器实现手动控制回流比，也可通过计算机实现自动控制。

板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数，主要包括： 1、总板效率 E

N 1Ne

2

2

式中： N ——理论板数 Ne——实际板数

2、单板效率 Eml

xn 1 xnxn 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块板液相浓度；

xn ——与第n块板气相浓度相平衡的液相浓度。 塔釜再沸器沸腾给热过程： Q

U

2

*

R

A tm

式中：Q——加热量，kw；

U——加热电压，V；

R——加热电阻，28.5Ω； α——沸腾给热系数， kw/m2·K； A——传热面积，0.05m2；

Δtm——加热器表面与温度主体温度之差，K。

三、操作：

图1、精馏实验流程

1、配料罐 2、循环泵 3、进料罐 4、进料泵 5、塔釜冷凝器 6、π型管 7、塔釜加热器 8、视盅 9、旁路阀 10、进料流量计 11、回流比分配器 12、塔顶冷凝器

1）配料。在配料罐中配制乙醇体积分率为20％的乙醇、丙醇溶液，启动

循环泵搅匀并打入进料罐中。

2）进料。开启进料泵，调节旁路阀、进料口阀门、进料流量计阀门等，向

塔内进料至液位计高度4/5左右。

3）全回流操作。先开塔顶放空阀门，然后按下塔釜加热器“手动加热”绿

色按钮，调节加热电压至100V，或选择“自动加热”模式，打开冷却水，有回流后根据汽液接触状况对电压适当调整；约20分钟稳定后塔顶、塔釜及相邻两块塔板取样分析数据。

4）部分回流操作。开进料泵、进料罐阀门及塔中进料口阀门，调整进料量

为30ml/min，设置回流比为相应的数值3～4，开塔釜出料阀门及π型管阀门，调整合适的加热电压，稳定20分钟后塔顶、塔釜取样分析。 5）切换为“手动加热”模式，手调改变加热电压，观察液泛和漏液现象。 6）实验完毕后停泵，关塔顶放空阀门，关进料罐阀门，关塔中进料口阀门，

最后关冷却水。

注意事项：

1）用计算机控制时，塔釜加热采用“自动加热”模式，“塔釜温控”、“回

流比”等可通过数据采集界面在计算机前修改。

2）为保证精馏塔的常压操作，塔顶放空阀在设备运行时一定要打开； 3）塔釜加热启动后，冷却水一定要接通；

4）操作时，塔釜液位不要低于液位计1/2，以免烧坏加热器； 5）取样时，针头不拔出，只动针管，以免损伤氟橡胶垫而漏液； 6）阿贝折光仪的使用。

三、软件安装与使用

1、计算机设置

1）WindowsXP操作系统，分辨率1024×768，120dpi；

2）1个串行通讯口。 2、软件安装

将光盘放入驱动器，打开精馏实验文件夹，双击运行安装程序。 3、软件使用

通过开始菜单启动软件，进入开始画面。点击“数据采集”进入采集画面如图2，将现场数据采集到计算机。

图2

9号方框右边的物理量显示为红色字体，用鼠标左键单击该物理量符号，即弹出一对话框，此时可通过计算机修改该物理量的设定值，用于自动控制实验。回流比方框也可通过计算机设定。其它显示黑色字体的物理量没有计算机设定功能。

点击“实验结果”进入数据画面，输入数据后得到结果如图3。

图3

附录

1、乙醇—丙醇平衡数据（p=101.325kPa）

2、部分仪表参数设定

说明：

1）仪表显示窗口分上下两组，上组PV窗口显示测量值；下组SV窗口显示设定值，只有控制功能的仪表该数值有用，通过手工或计算机修改。 2）手动修改按一下“<”键，可看到一个小数点在SV窗口某数位右下角闪烁，再按“∧”、“∨”即可修改数值。

3）对有控制功能的仪表，SV值设定后，PV值波动较大时，可通过自整定（调Ctrl=2）使PV值稳定。

4）当PV窗口测量值有偏差时，可通过改变SC参数值来消除偏差。 关于其它仪表参数的修改，请参阅《AI人工智能工业调节器使用说明书》。

3、回流比控制器使用说明

1）仪表显示窗口分为回流时间（1～99s）、采出时间（1～99s）两组，回流比为上、下数字的比值。 2）“”键表数位移动，“∧”、“∨”键用于改变数值，“<”键表运停。

4、实验数据记录表格

表1 确定40℃条件下，W乙醇=a+bnd 中的参数a、b

表3 部分回流原始数据表 （进料量30ml/min，D、W根据物料衡算获得）

表4 沸腾传热实验数据表（总电阻R=28.5Ω，传热面积S=0.05m2,）

精馏仪表柜电路图

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