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板式精馏塔的操作及塔板效率测定



一、实验目的
1. 了解筛板式精馏塔的结构;
2. 熟悉筛板式精馏塔的操作方法,观察精馏过程中汽液两相在塔板上的接触情况;
3. 测定全回流时的总塔效率。
二、基本原理
 在板式精馏塔中,混合液的蒸汽逐板上升,回流液逐板下降。气液两相在塔板上层层接触实现传质、传热过程而达到分离的目的。如果在每层塔板上,液体与其上升的蒸汽处于平衡状态,则该塔板称为理论板。然而在实际操作的塔中,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理论板的作用,因此精馏塔所需要的实际板数总是比理论板数要多。对二元体系来说,若已知气液平衡数据,在全回流时,根据塔顶和塔底液相组成可求得理论塔板数。理论塔板数NT与实际塔板数N之比,称作塔的总板效率η,表示为 η=NT/N。
三、实验原理简要图示及工业中相关设备图 
四、本实验装置
实验装置为一个小型筛板塔,塔体部分上中下各装有一玻璃段,用以观察塔板上的气液鼓泡接触情况。塔底有一加热釜,装有液面计、温度计、加料接管和釜液取样考克,塔顶为一蛇管冷凝器,冷却水走管内,酒精蒸汽在管外冷凝,冷凝液可由塔顶全部回流,也可以由塔顶取样管将冷凝液全部放出。加热釜装有电炉丝,用调压器控制电加热量,亦即塔内上升蒸汽量。塔顶和釜底的温度用电阻温度计测量,由动圈温度指示仪指示,釜底压力用压力指示仪指示。 
五、实验方法
1. 实验原料为工业中常用的食用酒精,本实验选取食用酒精20% (重量)左右的水溶液为原料。
2. 熟悉精馏塔设备的结构和流程,并了解各部分的作用,检查加热釜中料液量是否适当。釜中液面必须浸没电热器(约为液面计高度的2/3左右)。
3. 用液体比重天平准确称取原料液的比重,并检查温度计、压力计、电流、电压表的指针是否归零。
4. 接通电源,开启加热开关。然后调节调压器,逐惭加大功率,正常操作下电流控制在3—4A。
5. 观察塔顶,塔釜的温度变化和塔顶第一块板的情况,当上升蒸汽开始回流时,打开塔顶冷凝水阀,控制冷却水量在80L/h以下,并开塔顶考克以排除不凝性气体,保持塔处于全回流状态下操作。
6. 当塔板上气液鼓泡正常,操作稳定,且待塔顶、塔釜温度恒定不变,即可开始取样。
7. 由塔顶取样管和釜底取样考克用锥瓶接取适量试样。取样前应先取少量试样冲洗一、二次。取样后用塞子将锥瓶塞严,并使其冷却到约20 ℃,用比重天平测取比重,并由酒精组分比重对照表查得酒精重量百分浓度。
8. 取样后,可加大加热电流到5 a左右,可以观察到液泛现象,此时塔内压力明显增加。观察记录后,将加热电流逐渐减小到零。
9. 切断电源,等塔内没有回流时关闭冷却水阀门。清理现场。
六、实验注意事项 
1. 当釜液沸腾后要注意控制加热量。
2. 由于开车前塔内存有较多的不凝性气体——空气,开车后要利用上升的蒸汽将其排出塔外,因此开车后要注意开启塔顶的排气考克。
3.随时注意釜内的压强、温度等操作参数的变化情况,随时加以调节控制。
4.取样必须在操作稳定时进行,要做到同时取样,取样数量要能保证比重计能够浮起。
5.操作中要维持进料量、出料量基本平衡;调节釜底残液出料量,维持釜内液面不变。 

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