1、精馏塔实验讲义一、实验目的 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。 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。 学习精馏塔性能参数的测量方法，并掌握其影响因素。 测定精馏过程的动态特性，提高学生对精馏过程的认识。二、实验原理1在板式精馏塔中，由塔釜产生的蒸汽沿塔板逐板上升与来字塔板下降的回流液，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，
2、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内中，这在生产中无实际意义。但是，由于此时所需理论塔板数最少，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使用。实际回流比常取最小回流比 1.22.0 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，分离效果也会变坏。2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
3、，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 NT。按照式（5-1）可以得到总板效率 ET，其中 NP 为实际塔板数。 %10PT部分回流时，进料热状况参数的计算式为 mFBPprtCq)(式中：tF进料温度，。tBP进料的泡点温度，。Cpm进料液体在平均温度（t F + tP）/2 下的比热，kJ/（ kmol） 。rm进料液体在其组成和泡点温度下的汽化潜热，kJ/kmol。Cpm=Cp1M1x1+Cp2M2x2，kJ/（kmol ）rm=r1M1x1+r2M2x2，kJ/kmol式中：Cp1，C p2分别为纯组份 1 和组份 2 在平均温度下的比热， kJ/（kg） 。
4、r1，r 2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，M 2分别为纯组份 1 和组份 2 的质量，kg/kmol。x1，x 2分别为纯组份 1 和组份 2 在进料中的分率。三、实验流程主体设备位号及名称：T101精馏塔D101原料液储罐D102塔顶产品储罐D103塔底产品储罐E101预热器E102塔釜电加热器E103空气冷凝器P101进料泵LV101塔釜掖位控制电磁阀四、实验步骤选择参数1在“实验参数”界面，选择精馏段塔板数，选择提馏段塔板数。以下实验步骤以精馏段塔板数为 5，提馏段塔板数为 3，回流比为 4 的情况下为例。精馏塔进料1检查各容器罐内是否为空。2检
5、查各管线阀门是否关闭。3在“实验参数”界面，配置一定浓度的乙醇/正丙醇混合液，即进料配料比。4设定进料罐的一次性进料量，单击“进料”按钮，进料罐开始进料，直到罐内液位达到70%以上。5打开进料泵 P101 的电源开关，启动进料泵。6设定进料泵功率，将进料流量控制器的 MV 值设为 50%，开始进料。7设定预热器功率，将进料温度控制器的 MV 值设为 60%，开始加热。8如果塔釜液位涨过 70%，打开 LV101，将塔釜液位控制器的 MV 值折为 30%左右，控制塔釜液位在 70%-80%之间。启动再沸器1 打开阀门 V103，将塔顶冷凝器内通入冷却水。2 设定塔釜加热功率，将塔釜加热控制器的
6、MV 值设为 50%，使塔缓缓升温。建立回流1 在“回流比控制器”界面，将回流值设为 20，将采出值设为 5，即回流比控制在 4。2 将塔釜加热控制器的 MV 值设为 60%，加大蒸出量。3将塔釜液位控制器的 MV 值设为 10%左右，控制塔釜液位在 50%左右。调整至正常1 进料温度稳定在 95.3左右时，将进料温度控制器设自动，将 SP 值设为 95.3。2 塔釜液位稳定在 50%左右时，将塔釜液位控制器设自动，将 SP 值设为 50%。3 塔釜温度稳定在 90.5左右时，将塔釜温度控制器设为自动，SP 值设为 90.5。4 稳定时塔顶温度在 75.8左右。5 保持稳定操作几分钟，取样记录分析组分成份。停车操作1 关闭原料预热器，将进料温度控制器设手动，将 MV 值设 0。2 关闭原料进料泵电源，将进料流量控制器设手动，将 MV 值设 0。3 关闭塔釜加热器，将塔釜温度控制器设受动，将 MV 值设 0。4 待塔釜温度冷却至室温后，关闭冷却水。五、参考文献1 冷士良. 化工单元过程及操作. 北京：化学工业出版社，20022 张金利等. 化工原理实验. 天津：天津大学出版社，20053 杨祖荣. 化工原理实验. 北京：化学工业出版社，2004
