精馏塔实验报告
采用乙醇—水溶液的精馏实验研究
学校：漳州师范学院
系别：化学与环境科学系
班级：
姓名：
学号：
采用乙醇—水溶液的精馏实验研究
摘要：本文介绍了精馏实验的基本原理以及填料精馏塔的基本结构，研究了精馏塔在全
回流条件下，塔顶温度等参数随时间的变化情况，测定了全回流和部分回流条件下的理论板
数，分析了不同回流比对操作条件和分离能力的影响。
关键词：精馏；全回流；部分回流；等板高度；理论塔板数
1.引言
欲将复杂混合物提纯为单一组分，采用精馏技术是最常用的方法。尽管现在已发展了柱
色谱法、吸附分离法、膜分离法、萃取法和结晶法等分离技术，但只有在分离一些特殊物资
或通过精馏法不易达到的目的时才采用。从技术和经济上考虑，精馏法也是最有价值的方法。
在实验室进行化工开发过程时，精馏技术的主要作用有：(1)进行精馏理论和设备方面的研究。
(2)确定物质分离的工艺流程和工艺条件。(3)制备高纯物质，提供产品或中间产品的纯样，
供分析评价使用。
(4)分析工业塔的故障。(5)在食品工业、香料工业的生产中，通过精馏方法可以保留或
除去某些微量杂质。
2.精馏实验部分
2.1实验目的
(1)了解填料精馏塔的基本结构，熟悉精馏的工艺流程。
(2)掌握精馏过程的基本操作及调节方法。
(3)掌握测定塔顶、塔釜溶液浓度的实验方法。
(4)掌握精馏塔性能参数的测定方法，并掌握其影响因素。
(5)掌握用图解法求取理论板数的方法。
(6)通过如何寻找连续精馏分离适宜的操作条件，培养分析解决化工生产中实际问题的能
力、组织能力、实验能力和创新能力。
2.2实验原理
精馏塔一般分为两大类：填料塔和板式塔。实验室精密分馏多采用填料塔。填料塔属连
续接触式传质设备，塔内气液相浓度呈连续变化。常以等板高度(hetp)来表示精馏设备的分
离能力，等板高度越小，填料层的传质分离效果就越好。
(1)等板高度(hetp)
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，不仅取决于填料的
类型、材质与尺寸，而且受系统物性、操作条件及塔设备尺寸的影
响。对于双组分体系，根据其物料关系xn，通过实验测得塔顶组成xd、塔釜组成xw、
进料组成xf及进料热状况q、回流比r和填料层高度z等有关参数，用图解法求得其理论板
nt后，即可用下式确定：hetp=z/nt (2)图解法求理论塔板数nt
精馏段的操作线方程为：yn+1= rxn+xd r?1r?1 上式中, yn+1---精馏段第n+1块塔板伤身的蒸汽组成,摩尔分数；
xn---精馏段第n块塔板下流的液体组成,摩尔分数；
xd---塔顶馏出液的液体组成,摩尔分数；
r---泡点回流下的回流比；
l提馏段的操作线方程为：ym+1=xm-wxw l?wl-w 上式中, ym+1---提镏段第m+1块塔板上升的蒸汽组成,摩尔分数；
xm---提镏段第m块塔板下流的液体组成,摩尔分数；
xw---塔釜的液体组成，摩尔分数；
l′--提镏段内下流的液体量,kmol/s；
w----釜液流量, kmol/s；
cpf(ts?tf)qxf加料线(q线)方程为：y=x-，其中q=1+ q?1q?1rf 上式中，q---进料热状况参数；
rf---进料液组成下的汽化潜热,kj/kmol；
ts---进料液的泡点温度, ℃；
tf---进料温度,℃；
---进料液组成,摩尔分数；
l回流比r为：r= dfcxpf---进料液在平均温度(ts-tf)/2的比热容,kj/(kmol.℃)；
上式中, l---回流流量,kmol/s; d---馏出流量,kmol/s
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，如下图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.全回流时理论板数的确定图2.部分回流时理论板数的确定
②部分回流操作
部分回流操作时，如上图2，图解法的主要步骤为：
a.根据物系和操作压力在y-x图上作出相平衡曲线，并画出对角线作为辅助线；
b.在x轴上定出x=xd、xf、xw三点，依次通过这三点作垂线分别交对角线于点a、f、b；
c.在y轴上定出yc= xd /(r+1)的点c，连接a、c作出精馏段操作线；
d.由进料热
状况求出q线的斜率q/(q-1)，过点f作出q线交精馏段操作线于点d；
e.连接点d、b作出提馏段操作线；
f.从点a开始在平衡线和精馏段操作线之间画阶梯，当梯级跨过点d时，就改在平衡线
和提馏段操作线之间画阶梯，直至梯级跨过点b为止；
g.所画的总阶梯数就是全塔所需的理论踏板数(包含再沸器)，跨过点d的那块板就是加
料板，其上的阶梯数为精馏段的理论塔板数。
2.3实验装置流程示意图
1-塔釜排液口；2-电加热管；3-塔釜；4-塔釜液位计；5-θ填料；6-窥视节；7-冷却水
流量计；8-盘管冷凝器；9-塔顶平衡管；10-回流液流量计；11-塔顶出料流量计；12-产品取
样口；13-进料管路；14-塔釜平衡管；15-旁管换热器；16-塔釜出料流量计；17-进料流量计；
18-进料泵；19-产品、残液储槽；20-料槽液位计；21-料液取样口。
2.4实验操作步骤
2.4.1全回流槽操作
(1)配料：在料液桶中配制浓度20%(酒精的质量百分比)的料液。取料液少许分析浓度，
达到要求后把料液装入原料罐中。
(2)打开仪器控制箱电源、仪表开关，仪表开始自检，完毕，按功能键调整显示界面到所
需工作界面。
篇二：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
ne 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eml
xn?1?xneml?xn?1?xn* 式中 eml—以液相浓度表示的单板效率；
xn，xn-1—第n块板的和第（n-1）块板得液相浓度；
* 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?tm
式中 q—加热量，kw；α—沸腾给热系数，kw/(m·k)； a—传热面积，m；
δtm—加热器表面与温度主体温度之差，℃
若加热器的壁面温度为ts，塔釜内液体的主体温度为tw，则上式可改写为 22 q??a?ts?tw?
若塔釜再沸器为直接电加热，则其加热量q为
u2
q? r
式中 u—电加热器的加热电压，v； r—电加热器的电阻，ω。
四、实验装置和流程
图4-11 精精馏装置和流程示意图
1—塔顶冷凝器；2—回流比分配器；3—塔身；4—转子流量计；5—视蛊；6—塔釜； 7
—塔釜加热器；8—控温加热器；9—支座；10—冷却器；11—原料液罐；12—缓冲罐； 13
—进料泵；14—塔顶放气阀
本实验的流程如上图所示，主要由精馏塔、回流分配装置及测控系统组成。
1，精馏塔
精馏塔为筛板塔，全塔共八块塔板，塔身的结构尺寸为：塔径φ（57×3.5）mm，塔板
2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气-液接触状
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φ108mm×4mm×400mm。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
加热量，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
2塔釜液相物料，故塔釜可视为一块理论板。板内冷凝器为一蛇管式换热器，换热面积
0.06m,
管外走蒸汽，管内走冷却水。
2，回流分配装置
回流分配装置有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φ4mm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
本实验中，利用人工智能仪表分别测定塔顶温度、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和控制。
4，物料浓度分析
本实验所采用的体系是乙醇-正丙醇，由于这两种物质的折光率存在差异，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分析料液的折光率，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。
混合料液的折射率与质量分数（以乙醇计）的关系如下。
25℃ m=58.214—42.017nd
30℃ m=58.405—42.194nd
40℃ m=58.542—42.373nd 式中 m—料液的质量分数； nd—料液的折光率
五、实验操作
1、对照流程图，先熟悉精馏过程的流程，并搞清仪器柜上按钮与各仪表相对应的设备及
测控点。
2、全回流操作时，在原料储罐中配置乙醇含量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，打开塔顶冷凝器的冷却水控制阀。
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2次，并记录各操作参数。
5、测定塔釜再沸器的沸腾给热系数，调节塔釜加热器的加热电压，待稳定后，记录塔釜
温度及加热器壁温，然后改变加热电压，测取8-10组数据。
6、待全回流操作稳定后，根据进料板上的浓度，调整进料液的浓度，开启进料泵，设定
进料量及回流比，测定部分回流情况下的全塔效率，建议进料量维持在30-35ml/min，回流
比3-5，塔釜液面维持恒定（调整釜液排出量）。切记在排釜液前，一定要打开釜液冷却器的
冷却水控制阀。待塔操作稳定后，在塔顶、塔釜取样，分析测取数据。
7、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。
六、实验数据处理
乙醇—正丙醇平衡数据（p=101.325kpa）（均以乙醇摩尔分率表示）
序号液相组成x 气相组成y 1∕x
1 0.025 0.048065 40
2 0.05 0.094704 20
3 0.075 0.139839 13.33333
4 0.1 0.18341 10
5 0.125 0.225372 8
6 0.15 0.265702 6.666667
7 0.175 0.304392 5.714286
8 0.2 0.341454 5
9 0.225 0.376912 4.444444
10 0.25 0.410803 4
11 0.275 0.443176 3.636364
12 0.3 0.474087 3.333333
13 0.325 0.503599 3.076923
14 0.35 0.531778 2.857143
15 0.375 0.558697 2.666667
16 0.4 0.584389 2.5
17 0.425 0.609018 2.352941
18 0.45 0.632603 2.222222
19 0.475 0.655214 2.105263
20 0.5 0.67692 2
21 0.525 0.697785 1.904762
22 0.55 0.717872 1.818182
23 0.575 0.737241 1.73913
24 0.6 0.755948 1.666667
25 0.625 0.774046 1.6
26 0.65 0.791586 1.538462
27 0.675 0.808613 1.481481
28 0.7 0.825172 1.428571
1∕y 20.80538 10.55925 7.151066 5.45228 4.437114 3.763622 3.285233 2.928649
2.653138 2.434255 2.25644 2.109319 1.985708 1.880483 1.78988 1.711188 1.641988
1.580771 1.526219 1.47728 1.433107 1.393006 1.356408 1.322842 1.291913 1.263287
1.236686 1.211868 29 0.725 0.841305 1.37931 30 0.75 0.85705 1.333333 31 0.775 0.872442 1.290323
32 0.8 0.887516 1.25 33 0.825 0.902303 1.212121 34 0.85 0.916832 1.176471 35 0.875
0.93113 1.142857 36 0.9 0.945224 1.111111 37 0.925 0.959136 1.081081 38 0.95 0.972889
1.052632 39 0.975 0.986504 1.025641 40 1 1 1
纯乙醇及纯正丙醇的折光率：
纯乙醇nd 纯正丙醇nd
1.3522 1.3759 折光率
计算混合料液的折光率与质量分数的关系：
联立式1=a-1.3522b及0=a-1.3759b 计算得：a=58.055；b=42.194 即混合料液折光率及质量分数关系为：m=58.055-42.194nd 全回流情况下的实验数据：
折光率nd1 折光率nd2 平均折光率nd 质量分数m 1.3576 1.3582 1.3579 0.7598 塔顶
1.3742 1.3756 1.3749 0.0425 塔釜
1.3740 1.3727 1.3734 0.1079 第五块板
1.3744 1.3742 1.3743 0.0678 第六快板
以第一组数据作计算实例：
平均折光率：nd=(n1+n2)/2=(1.3576+1.3582)/2=1.3579 质量分数：m=58.055-42.194×1.3579=0.7598 乙醇摩尔质量m＝46.07kg∕kmol 丙醇摩尔质量m＝60.1 kg∕kmol 摩尔分率：
xd?1.188629 1.166793 1.146208 1.12674 1.108275 1.090713 1.073964 1.057951 1.042605
1.027866 1.013681 1 摩尔分率x 0.8049 0.0547 0.1362 0.0866 m/m乙醇
m/m乙醇?(1?m)/m正丙醇?0.7598/46?0.8049 0.7598/46?(1?0.7598)/60 部分回流情况下的实验数据：（r=1）
折光率nd1 折光率nd2 平均折光率nd 质量分数m 摩尔分率x 1.3614 1.3614 1.3614 0.6121 0.6730 塔顶
1.3751 1.3746 1.37485 0.0446 0.0574 塔釜
1.3665 1.3665 1.3665 0.3969 0.4619 进料
以塔顶数据为例，计算过程如下：
1）摩尔分率计算
已求出混合料液的折射率与质量分数（以乙醇计）的关系如下： m=58.055-42.194nd 故：
平均折光率：nd=(nd1+nd2)/2=(1.3614+1.3614)/2=1.3614 塔顶料液质量分数m=58.055-42.194×1.3614=0.6121 乙醇摩尔质量m＝46.07kg∕kmol 丙醇摩尔质量m＝60.1 kg∕kmol篇三：精馏实验报
告完成版
化工基础实验精馏实验报告
摘要：欲将复杂混合物提纯为单一组分，采用精馏技术是最常用的方法，也是化工过程
最重要的单元操作。本文研究了精馏塔在全回流条件下，塔顶温度等参数随时间的变化情况：
精馏塔在全回流和部分回流下理论塔板数和全塔效率；并主要对乙醇—水混合液精馏过程中
的不同实验操作条件进行研究，得出不同回流比对操作条件和分离能力的影响。并由图解法
确定出理论塔板数和最适宜的分离操作条件。
关键词：精馏回流进料插入法图解法
前言: 精馏技术作为化工过程中重要的单元操作之一，是将复杂化合物提存为单一组分
最常用的方法。精馏过程的实质就是迫使混合物的气、液两相在塔体中作逆向流动，利用混
合液中各组分具有不同的挥发度，在相互接触的过程中，液相中的轻组分转入气相，而气相
中的重组分则逐渐进入液相，从而实现液体混合物的分离。目前发展了膜分离法、吸附分离
法和萃取法等分离技术，但其生产操作都产生大量废物，因此通常采用精馏法实现物质分离，
而且从技术和经济上考虑，精馏法也是最有价值的。
在实际生产应用时，精馏操作首先需要解决的是精馏塔操作问题。本文就此研究了全回
流和部分回流条件下理论塔板数和全塔效率，同时对不同回流比对操作条件和分离能力的影
响，采用图解法求取全回流和不同回流比下部分回流理论塔板数。通过等板高度（hetp）的
大小来评价填料塔的分离能力，并找出最优进料量及回流比，等板高度越小，填料层的传质
分离效果越好。对解决化工生产实际问题有重要意义。
1.实验部分
1.1基本原理
填料塔属连续接触式传质设备，填料精馏塔与板式精馏塔的不同之处在于塔内气液相浓
度前者呈连续变化，后者层逐级变化。等板高度（hetp）是衡量填料精馏塔分离效果的一个
关键参数，等板高度越小，填料层的传质分离效果就越好。
1.等板高度（hetp）
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，不仅取决于填料的
类型、材质与尺寸，而且受系统物性、操作条件及塔设备尺寸的影响。对于双组分体系，根
据其物料关系xn，通过实验测得塔顶组成xd、塔釜组成xw、进料组成xf及进料热状况q、
回流比r和填料层高度z等有关参数，用图解法求得其理论板nt后，即可用下式确定：
hetp＝z/nt （9－1） 1 化工基础实验精馏实验报告
2.图解法求理论塔板数nt
图解法又称麦卡勃－蒂列（mccabe－thiele）法，简称m－t法，其原理与逐板计算法完
全相同，只是将逐板计算过程在y－x图上直观地表示出来。
精馏段的操作线方程为： yn?1?
提馏段的操作线方程为： xrxn?d （9－2） r?1r?1
wxl
ym?1? xm?w （9－3）l?wl?w 加料线（q线）方程可表示为： y?xqx?f （9－4） q?1q?1 其中， q?1?
回流比r的确定： r?cpf(ts?tf)rf （9－5） l （9－6） d 式（9－6）只适用于泡点下回流时的情况，而实际操作时为了保证上升气流能完全冷凝，
冷却水量一般都比较大，回流液温度往往低于泡点温度，即冷液回流。
（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9－1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9－1 全回流时理论板数的确定
2
化工基础实验精馏实验报告
（2）部分回流操作
部分回流操作时，如图9－2，图解法的主要步骤为：
a. 根据物系和操作压力在y－x图上作出相平衡曲线，并画出对角线作为辅助线；
b. 在x轴上定出x＝xd、xf、xw三点，依次通过这三点作垂线分别交对角线于点a、f、
b；
c. 在y轴上定出yc＝xd/(r+1)的点c，连接a、c作出精馏段操作线；
d. 由进料热状况求出q线的斜率q/（q-1），过点f作出q线交精馏段操作线于点d；
e.
连接点d、b作出提馏段操作线；
f. 从点a开始在平衡线和精馏段操作线之间画阶梯，当梯级跨过点d时，就改在平衡
线和提馏段操作线之间画阶梯，直至梯级跨过点b为止；
g. 所画的总阶梯数就是全塔所需的理论踏板数（包含再沸器），跨过点d的那块板就
是加料板，其上的阶梯数为精馏段的理论塔板数。
图9－2部分回流时理论板数的确定
1.2 实验装置与流程
本实验装置的主体设备是填料精馏塔，配套的有加料系统、回流系统、产品出料管路、
残液出料管路、离心泵和一些测量、控制仪表。
本实验料液为乙醇溶液，从高位槽利用位差流入塔内，釜内液体由电加热器加热汽化， 3 化工基础实验精馏实验报告
经填料层内填料完成传质传热过程，进入盘管式换热器管程，壳层的冷却水全部冷凝成
液体，再从集液器流出，一部分作为回流液从塔顶流入塔内，另一部分作为产品馏出，进入
产品贮罐；残液经釜液转子流量计流入釜液贮罐。精馏过程如图9－3所示。
填料精馏塔主要结构参数：塔内径d＝68mm，塔内填料层总高z＝1.6m（乱堆），填料为?
环。进料位置距填料层顶面1.2m处。塔釜为内电加热式，加热功率3.0kw，有效容积为
9.8l。塔顶冷凝器为盘管式换热器。
示意图：
图9－3填料塔精馏过程示意图
4
化工基础实验精馏实验报告
1.塔釜排液口；
2.电加热器；
3.塔釜；
4.塔釜液位计；
5.填料；
6.窥视节；
7.冷却
水流量计；8.盘管冷凝器； 9.塔顶平衡管； 10.回流液流量计； 11.塔顶出料流量计； 12.产品取样口； 13.进料管路；14.塔釜平衡管； 15.盘管换热器； 16.塔釜出料流量计； 17.进料流量计；18.进料泵；19.料液储槽；20.料槽液位计； 21.料液取样口
1.3实验步骤
全回流操作：
1）配料：在料液桶中配制浓度20%~30%的料液。取料液少许分析浓度，达到要求后将其装入原料罐中。
2）打开仪器控制箱电源，仪表开关，仪表开始自检，完毕，按功能键调整显示界面到所需工作界面。
3) 进料：常开所有料罐放空阀，打开泵出口的旁路阀，打开进料阀和管路阀，关闭部分回流进料阀阀，启动泵，把料液打入塔中。为了加快进料速度可以把旁路阀关闭。液位至容积的2/3处时，打开旁路阀，停泵，关闭管路阀。
3）加热：关闭进料阀、塔釜出料流量计阀门、塔顶出料流量计阀门，全开回流液流量计阀门，启动电加热管电源。
4）调节冷却水流量，建立全回流：当塔釜温度缓慢上升至78摄氏度时，在微开冷却水水龙头控制阀，使冷却水流量为80l/h，待回流液流量计流量读数稳定后，再通过调节冷却水转子流量使之为一合适值，进行全回流操作20分钟左右。建议冷却水流量为40-60l/h左右。
5）读数、取样分析：当塔顶温度、回流量和塔釜温度稳定后，记录加热电压、电流、冷凝水流量、回流量、塔顶温度和塔釜温度，并分别取塔顶样品、塔底样品送分析仪分析其塔顶浓度xd和塔釜浓度xw。
部分回流操作: 1）把原料储罐中的料液添够。
2）待塔全回流操作稳定时，打开上部进料阀，在旁路阀开通状态下，启动泵。再慢慢打开进料阀，调节进料量至适当的流量，建议6-14l/h左右，然后打开塔出料流量计至某个流量，此时仍然关闭塔顶产品流量计的阀门，待系统稳定后，打开塔顶产品流量计的阀门，调节一回流比(r=1~4)，进行部分回流操作。操作中要使进料、出料量基本平衡，釜液残液出料量的调节要维持釜内液位不变。
3) 当塔顶、塔釜温度稳定，各转子流量计读数稳定后，记录加热电压、电流、各流量计流量、塔顶温度和塔釜温度，并分别取塔顶样品、塔底样品、原料液送分析仪分析浓度。 5篇四：化原实验精馏实验报告
北京化工大学学生实验报告
学院：化学工程学院姓名：学号：专业：化学工程与工艺班级：同组人员：课程名称：化工原理实验实验名称：精馏实验实验日期
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/ne
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eml
eml=(xn-1-xn)/(xn-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加热器的电压，塔内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与
加热量的关系。由牛顿冷却定律，可知
q=αa△tm 式中 q——加热量，kw;
α——沸腾给热系数，kw/(m2*k); a——传热面积，m2;
△tm——加热器表面与主体温度之差，℃。
若加热器的壁面温度为ts ,塔釜内液体的主体温度为tw ,则上式可改写为
q=aa(ts-tw) 由于塔釜再沸器为直接电加热，则加热量q为
q=u2/r
式中 u——电加热的加热电压，v; r——电加热器的电阻，ω。
三、装置和流程
本实验的流程如图1所示，主要有精馏塔、回流分配装置及测控系
统组成。
1.精馏塔
精馏塔为筛板塔，全塔共八块塔板，塔身的结构尺寸为：塔径∮（57×3.5）mm，塔板间
距80mm；溢流管截面积78.5mm2,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。为了便于观察踏板上的汽-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.塔釜装有液位计、电加热器（1.5kw）、控温电热器
（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
热装置，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，故塔釜内可视为一块理论板。塔顶冷凝器为一蛇管式换热器，换热面积为0.06m2，
管外走冷却液。
图1 精馏装置和流程示意图
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 14．加料口 15．液位计
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，电磁圈
将引流棒吸起，操作处于采出状态；当控制器电路断开时，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顶温度、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，不仅使实验跟更
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。
混合料液的折射率与质量分数（以乙醇计）的关系如下。
?=58.9149—42.5532nd 式中 ?——料液的质量分数；
nd——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t、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。篇五：筛板精馏塔精馏实验报
告
筛板精馏塔精馏实验
6.1实验目的
1．了解板式塔的结构及精馏流程
2．理论联系实际，掌握精馏塔的操作
3．掌握精馏塔全塔效率的测定方法。
6.2实验内容
⑴采用乙醇～水系统测定精馏塔全塔效率、液泛点、漏液点
⑵在规定时间内，完成d=500ml、同时达到xd≥93v%、xw≤3v%分离任务
6.3实验原理
塔釜加热，液体沸腾，在塔内产生上升蒸汽，上升蒸汽与沸腾液
体有着不同的组成，这种不同组成来自轻重组份间有不同的挥发度，
由此塔顶冷凝，只需要部分回流即可达到塔顶轻组份增浓和塔底重
组份提浓的目的。部分凝液作为轻组份较浓的塔顶产品，部分凝液
作为回流，形成塔内下降液流，下降液流的浓度自塔顶而下逐步下
降，至塔底浓度合格后，连续或间歇地自塔釜排出部分釜液作为重
组份较浓的塔底产品。
在塔中部适当位置加入待分离料液，加料液中轻组份浓度与塔截
面下降液流浓度最接近，该处即为加料的适当位置。因此，加料液
中轻组分浓度愈高，加料位置也愈高，加料位置将塔分成上下二个
塔段，上段为精馏段，下段为提馏段。
在精馏段中上升蒸汽与回流之间进行物质传递，使上升蒸汽中轻
组份不断增浓，至塔顶达到要求浓度。在提馏段中，下降液流与上
升蒸汽间的物质传递使下降液流中的轻组份转入汽相，重组份则转
入液相，下降液流中重组份浓度不断增浓，至塔底达到要求浓度。
6.3.1评价精馏的指标—全塔效率η
全回流下测全塔效率有二个目的。一是在尽可能短的时间内在塔
内各塔板，至上而下建立浓度分布，从而使未达平衡的不合格产品
全部回入塔内直至塔顶塔底产品浓度合格，并维持若干时间后为部
分回流提供质量保证。二是由于全回流下的全塔效率和部分回流下
的全塔效率相差不大，在工程处理时，可以用全回流下的全塔效率
代替部分回流下的全塔效率，全回流时精馏段和提馏段操作线重合，
气液两相间的传质具有最大的推动力，操作变量只有1个，即塔釜
加热量，所测定的全塔效率比较准确地反映了该精馏塔的最佳性
能，对应的塔顶或塔底浓度即为该塔的极限浓度。全塔效率的定
义式如下： ??nt?1 （1） n nt：全回流下的理论板数；
n：精馏塔实际板数。
6.3.2维持正常精馏的设备因素和操作因素
精馏塔的结构应能提供所需的塔板数和塔板上足够的相间传递面积。塔底加热（产生上
升蒸汽）、塔顶冷凝（形成回流）是精馏操作的主要能量消耗；回流比愈大，塔顶冷凝量愈大，
塔底加热量也必须愈大。回流比愈大，相间物质传递的推动力也愈大。
6.3.2.1设备因素
合理的塔板数和塔结构为正常精馏达到指定分离任务提供了质量保证，塔板数和塔板结
构为汽液接触提供传质面积。塔板数愈少，塔高愈矮，设备投资愈省。塔板数多少和被分离
的物系性质有关，轻重组份间挥发度愈大，塔板数愈少。反之，塔板数愈多。塔结构合理，
操作弹性大，不易发生液沫夹带、漏液、溢流液泛。反之，会使操作不易控制，塔顶塔底质
量难以保证。为有效地实现汽液两相之间的传质，为了使传质具有最大的推动力，设计良好
的塔结构能使操作时的板式精馏塔（如图2所示）应同时具有以下两方面流动特征：
⑴汽液两相总体逆流；
⑵汽液两相在板上错流。
塔结构设计不合理和操作不当时会发生以下三种不正常现象：
(i)严重的液沫夹带现象
由于开孔率太小，而加热量过大，导致汽速过大，塔板上的一
部分液体被上升汽流带至上层塔板，这种现象称为液沫夹带。液
沫夹带是一种与液体主流方向相反的流动，属返混现象，使板效
率降低，严重时还会发生夹带液泛，破坏塔的正常操作（见图3 所示）。这种现象可通过p釜显示，由于：
p釜＝p顶＋∑板压降（2）
此时板压降急剧上升，表现p釜读数超出正常范围的上限。
(ii)严重的漏液现象
由于开孔率太大，加上加热量太小，导致汽速过小，部分液体从塔
板开孔处直接漏下，这种现象称为漏液。漏液造成液体与气体在板上
无法错流接触，传质推动力降低。严重的漏液，将使塔板上不能积液
而无法正常操作，上升的蒸汽直接从降液管里走，板压降几乎为0，
见图4所示。此时p釜≈p顶。
荷愈大，表现为操作压力p釜也愈大。p釜
过大，液沫夹带将发生，p釜过小，漏液将出现。若液沫夹带量和漏液量各超过10%，被
称为严重的不正常现象。所以正常
的精馏塔，操作压力p釜应有合适的范围即操作压力区间。
(iii)溢流液泛
由于降液管通过能力的限制，当气液负荷增大，降液管通道截面积
太小，或塔内某塔板的降液管有堵塞现象时降液管内清液层高度
增加，当降液管液面升至堰板上缘时（见图5所示）的液体流量为其极限通过能力，若
液体流量超过此极限值，常操作。
6.3.2.2操作因素
⑴适宜回流比的确定
回流比是精馏的核心因素。在设计时，存在着一个最小回流比，低于该回流比即使塔板
数再多，也达不到分离要求。
在精馏塔的设计时存在一个经济上合理的回流比，使设备费用和能耗得到兼顾。在精馏
塔操作时，存在一个回流比的允许操作范围。处理量恒定时，若汽液负荷（回流比）超出塔
的通量极限时，会发生一系列不正常的操作现象，同样会使塔顶产品不合格。加热量过大，
会发生严重的雾沫夹带和液泛；加热量过小，会发生漏液，液层过薄，塔板效率降低。⑵物
料平衡
f=d+w （3）
fxf=dxd+wxw （4）
(i)总物料的平衡：f=d+w
若f>d+w，塔釜液位将会上升，从而发生淹塔；若f<d+w，塔釜液位将会下降，从
而发生干塔。调节塔釜排放阀开度，可以维持塔釜液位恒定，实现总物料的平衡。
(ii) 轻组分的物料平衡：fxf=dxd+wxw 在回流比r一定的条件下，若fxf＞dxd+wxw，塔内轻组分大量累积，即表现为每块塔板
上液体中的轻组分增加，塔顶能达到指定温度和浓度，此时塔内各板的温度所对应塔板的温
度分布曲线如图6所示，但塔釜质量不合格，表明加料速度过大或塔釜加热量不够；若fxf
＜dxd+wxw，塔内轻组分大量流失，此时各板上液体中的重组分增加，塔内温度分布曲线如图
7所示，这时塔顶质量不合格，塔底质量合格。表示塔顶采出率过大，应减小或停止出料，
增加进料和塔釜出料。
6 fxf＞dxd+wxw时温度分布曲线图
7 fxf＜dxd+wxw时温度分布曲线图
6.3.2.3灵敏点温度t灵
（1）灵敏板温度是指一个正常操作的精馏塔当受到某一外界因素的干扰（如r，xf，
采
出率等发生波动时），全塔各板的组成将发生变动，全塔的温度分布也将发生相应
的变化，其中有一些板的温度对外界干扰因素的反映最灵敏，故称它们为灵敏板。
（2）按塔顶和塔釜温度进行操作控制的不可靠性
不可靠性来源于二个原因：一是温度与组成虽然有一一对应关系，但温度变化较
小，仪表难以准确显示，特别是高纯度分离时；另一是过程的迟后性，当温度达
到指定温度后由于过程的惯性，温度在一定时间内还会继续变化，造成出料不合
格。
（3）塔内温度剧变的区域
塔内沿塔高温度的变化如图7所示。显然，在塔的顶部和底部附近的塔段内温度
变化较小，中部温度变化较大。因此，在精馏段和提馏段适当的位置各设置一个
测温点，在操作变动时，该点的温度会呈现较灵敏的反应，因而称为灵敏点温度。
（4）按灵敏点温度进行操作控制
操作一段时间后能得知当灵敏点温度处于何值时塔顶产品和塔底产品能确保合
格。以后即按该灵敏点温度进行调节。例如，当精馏段灵敏点温度上升达到规定
值后即减小出料量，反之，则加大出料量。
因此能用测量温度的方法预示塔内组成尤其
是塔顶馏出液组成的变化。图6和图7是物料不
平衡时，全塔温度分布的变化情况；图8是分离
能力不够时，全塔温度分布的变化情况，此时塔
顶和塔底的产品质量均不合格。从比较图7和图8 可以看出，采出率增加和回流比减小时，灵敏板
的温度均上升，但前者温度上升是突跃式的，而
后者则是缓慢式的，据此可判断产品不合格的原
因，并作相应的调整。
6.4实验设计
6.4.1实验方案设计
⑴采用乙醇～水物系，全回流操作测全塔效率根据??nt?1，在一定加热量下，全回流操
作 n 稳定后塔顶塔底同时取样分析，得xd、xw，用作图法求理论板数。
⑵部分回流时回流比的估算
操作回流比的估算有二种方法：
(i) 通过如图所示，作一切线交纵坐标，截距为
xd，即可求得rmin，由r=(1.2～2)rmin，rmin?1 xd初估操作回流比。 rmin?1 (ii) 根据现有塔设备操作摸索回流比，方法如下：
（1）选择加料速度为4～6l/h，根据物料衡算塔顶
出料流量及调至适当值，塔釜暂时不出料。（2）将加热电压关小，观察塔节视镜内的
气液
接触状况，当开始出现漏液时，记录p釜读数，此时p釜作为操作压力下限，对应的加
热电压即为最小加热量，读取的回流比即为操作回流比下限。
（3）将加热电压开大，观察塔节视镜内的气液接触状况，当开始出现液泛时，记录p
釜读数，此时p釜作为操作压力上限，对应的加热电压即为最大加热量，读取的回流比即为
操作回流比上限。
（4）在漏液点和液泛点之间选择一合适的塔釜加热量。
⑶部分回流时，塔顶塔底质量同时合格d的估算
根据轻组份物料衡算，得d的大小，应考虑全回流时塔底轻组分的含量。
6.4.2实验流程设计
⑴需要1个带再沸器和冷凝器的筛板精馏塔。
⑵需要3个温度计，以测定t顶、t灵、t釜。
⑶需要1个塔釜压力表，以确定操作压力p釜。
⑷需要1个加料泵，供连续精馏之用。
⑸需要3个流量计，以计量回流量、塔顶出料量、加料量。
将以上仪表和主要塔设备配上贮槽、阀门、管件等组建如下实验装置图。
6.6实验塔性能评定时的操作要点
（1）最大分离能力——全回流操作
在塔釜内置入10～30v%的乙醇水溶液，釜位近液位计2处，开启加热电源使电压为220 3 v，打开塔顶冷凝器进水阀。塔釜加热，塔顶冷凝，不加料，不出产品。待塔内建立起稳
定的浓度分布后，（回流流量计浮子浮起来达10min之久后），同时取样分析塔顶xd与塔釜
xw。由该二组成可作图得到该塔的理论板数并与实际板数相除得到全塔效率。
（2）最大的处理能力——液泛点
全回流条件下，加大塔釜的加热量，塔内上升蒸汽量和下降液体量将随之增大，塔板上
液层厚度和塔釜压力也相应增大，当塔釜压力急剧上升时即出现液泛现象，读取该时刻的回
流量和加热电流量，即为该塔操作的上限——液泛点。
（3）最小的处理能力——漏液点
全回流条件下，逐次减小塔釜加热量，测定塔效率，塔效率剧降时，读取该时刻的回流
量和加热电流量，即为该塔操作的下限——漏液点。
（4）部分回流时，将加料流量计开至4 l/h，按照上述提及的回流比确定方法操作。
（5）若发生t灵急剧上升，应采取d=0，f?，w?的措施。
苯-甲苯精馏塔课程设计报告书
课程设计任务书 一、课题名称 苯——甲苯混合体系分离过程设计 二、课题条件（原始数据） 1、设计方案的选定 原料：苯、甲苯 年处理量：108000t 原料组成（甲苯的质量分率）：0.5 塔顶产品组成：%99>D x 塔底产品组成：%2 设计容 摘要：精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工﹑炼油﹑石油化工等工业中得到广泛的应用。本设计的题目是苯—甲苯二元物系板式精馏塔的设计。在确定的工艺要求下，确定设计方案，设计容包括精馏塔工艺设计计算，塔辅助设备设计计算，精馏工艺过程流程图，精馏塔设备结构图，设计说明书。关键词：板式塔；苯--甲苯；工艺计算；结构图 一、简介 塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔设置一定数目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。填料塔装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上（也有并流向下者）与液相接触进行质热传递，气液相组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。 工业上对塔设备的主要要：（1）生产能力大；（2）传热、传质效率高；（3）气流的摩擦阻力小；（4）操作稳定，适应性强，操作弹性大；（5）结构简单，材料耗用量少；（6）制造安装容易，操作维修方便。此外，还要求不易堵塞、耐腐蚀等。 板式塔大致可分为两类：（1）有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板、导向筛板、新型垂直筛板、蛇形、S型、多降液管塔板；（2）无降液管的塔板，如穿流式筛板（栅板）、穿流式波纹板等。工业应用较多的是有降液管的塔板，如浮阀、筛板、泡罩塔板等。 苯的沸点为80.1℃，熔点为5.5℃，在常温下是一种无色、味甜、有芳香气味的透明液体，易挥发。苯比水密度低，密度为0.88g/ml，但其分子质量比水重。苯难溶于水，1升水中最多溶解1.7g苯；但苯是一种良好的有机溶剂，溶解有机分子和一些非极性的无机分子的能力很强。 甲苯是最简单，最重要的芳烃化合物之一。在空气中，甲苯只能不完全燃烧，火焰呈黄色。甲苯的熔点为-95 ℃，沸点为111 ℃。甲苯带有一种特殊的芳香味（与苯的气味类似），在常温常压下是一种无色透明，清澈如水的液体，密度为0．866克／厘米3，对光有很强的折射作用（折射率：1,4961）。甲苯 筛板精馏塔实验报告 学院:化学化工学院 姓名： 学号： 指导老师： 实验时间：2016年6月3日 摘要本文对筛板精馏塔的性能进行测试，主要对乙醇正丙醇的精馏过程中的不同实验条件进行探讨；得出了进料流量、回流比与全塔效率的关系，确定了该筛板精馏塔的最佳操作条件。 关键词精馏；回流比；全回流；部分回流；全塔效率 Abstract the performance of the test sieve distillation column, mainly ethanol, n-propanol in the distillation process in different experimental conditions were discussed; obtained feed rate, reflux ratio with the whole tower efficiency is determined that the screen optimum operating conditions plate rectification column. Key words Distillation;Reflux ratio;Total reflux;partial reflux;The tower efficiency 前言精馏过程的节能措施一直是人们普遍关注的问题。精馏操作是化工生产中应用非常广泛的一种单元操作，也是化工原理课程的重要章节。分析运行中的精馏塔，当某一操作条件改变时的分离效果变化，属于精馏的操作型问题。这类问题取材于工程实践，是培养工程观念、提高学生解决实际问题能力的好方法，但同时也成为学习的难点。在工业生产中，充分掌握操作条件各类因素的影响，对提高产品的质量稳定生产，提高效益有重要的意义。本研究从进料流量、回流比、全回流和部分回流等操作因素对数字型筛板精馏塔进行全面考察得出一系列可靠直观的结果，加深对精馏操作中一些工程概念的理解，对工业生产有一定的指导意义。通过本实验，我们得出了大量的实验数据，由计算机绘图找出最优一组实验参数,在这组参数下进行提纯将会节约大量能源，同时为今后开出的设计型、综合型、研究型的实验项目，为学生的创新性科研项目具有重要的教改意义。 1.实验部分 1.1实验目的 1.1.1了解板式精馏塔的结构及精馏流程。 板式精馏塔设计方案 一、设计方案确定 1.1 精馏流程 精馏装置包括精馏塔，原料预热器，再沸器，冷凝器，釜液冷却器和产品冷却器等,为保持塔的操作稳定性，流程中用泵直接送入塔原料，乙醇、水混合原料液经预热器加热至泡点后，送入精馏塔。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝后经分配器一部分回流，一部分经过冷却器后送入产品储槽，塔釜采用间接蒸汽再沸器供热，塔底产品经冷却后为冷却水循环利用。 塔板是板式塔的主要构件，分为错流式塔板和逆流式塔板两类，工业中以错流式为主，常用的错流式塔板有：泡罩塔板，筛孔塔板，浮阀塔板。泡罩塔板是工业上应用最早的塔板，其主要的优点是操作弹性较大，液气比围较大，不易堵塞；但由于生产能力及板效率底，已逐渐被筛孔塔板和浮阀塔板所替代。筛孔塔板优点是结构简单，造价低，板上液面落差小，气体压强底，生产能力大；其缺点是筛孔易堵塞，易产生漏液，导致操作弹性减小，传质效率下降。而浮阀塔板是在泡罩塔板和筛孔塔板的基础上发展起来的，它吸收了前述两种塔板的优点。浮阀塔板结构简单，制造方便，造价底；塔板开孔率大，故生产能力大；由于阀片可随气量变化自由升降，故操作弹性大；因上升气流水平吹入液层，气液接触时间长，故塔板效率较高。但浮阀塔板也有缺点，即不易处理易结焦、高粘度的物料，而设计的原料是乙醇-水溶液，不属于此类。故总结上述，设计时选择的是浮阀塔板。 1.2设计方案论证及确定 1.2.1 生产时日及处理量的选择：设计要求塔年处理11.5万吨乙醇—水溶液系统，年工作日300d，每天工作24h。 1.2.2 选择用板式塔不用填料塔的原因：因为精馏塔精馏塔对塔设备的要求大致如下： （1）生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流动。 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。 目录 一、概述 二、设计方案和工艺流程的确定 三、塔的物料衡算四、回流比确定 五、塔板数的确立 六、塔的工艺条件及物性数据计算 七：塔和塔板主要工艺尺寸计算 八、塔板的流体力学验算 十、热量衡算 十一、筛板塔的设计结果总表 十二、辅助设备选型及接管尺寸 十三、精馏塔机械设计计算 十四、设计中的心得体会 一、概述： 塔设备是炼油、化工、石油化工等生产广泛应用的气液传质设备。根据塔内气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质，热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐渐接触逆流操作过程。填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流而上（也有并流向下者）与液体接触进行质热传递，气液组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。 工业上对塔设备的要求：（1）生产能力大；（2）传质传热效率高;(3)气流的摩擦阻力小；（4）操作稳定，适应性强，操作弹性大；（5）结构简单，材料耗用量小（6）制作安装容易，维修方便。（7）设备不易堵塞，耐腐蚀。 其中板式塔又可分为有降液管的塔板（如泡罩塔，浮阀塔，筛板塔，舌型，S型等）和无降液管的（如穿流式筛板，穿流式波纹板）该课程涉及到的是板式塔中的浮阀塔，其广泛用于精馏、吸收、和解吸等过程。其主要特点是再塔板的开孔上装有可浮动的浮阀，气流从浮阀的周边以稳定的速度水平地进入塔板上液层进行两相接触，浮阀课根据气流流速地大小上下浮动，自行调节。浮阀有盘式、条式等多种。国内多采用盘式，其优点为生产能力大，操作弹性大，分离效率较大，塔板结构较简单。此型中的F-1型结构简单，已经列入部颁标准，因此型号的重阀操作稳定性好，一般采用重阀。 二、设计方案和工艺流程的确定: 在此次课程涉及中主要介绍浮阀塔在精馏中的应用，精馏装置包括精馏塔、原料预热器、再沸器、冷凝器、釜液冷却器、和产品冷却器等设备。热量自塔釜输入，物料再塔内经多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离，由冷凝器和冷却器的冷却物质将余热带走。此过程中因考虑节能。 另外，为保持塔的稳定性，流程除用泵直接送入塔原料外，也可采用高位槽送料以受泵操作波动影响。 塔顶冷凝器装置根据生产情况以决定采用全凝器和分凝器。一般，塔顶分凝器对上升蒸汽虽由一定的增浓作用，当在石油等工业中获取液相产品时往往采用全凝器，以便于准确的控制回流比。若后继装置使用气态物料，则宜用分凝器 操作压强由常压、低压和高压操作，其取决于冷凝温度，一般都采用常压，对于热敏性物质或混合液沸点过高的物质则宜采用减压操作，而常压下为气态的物质采用高压操作。 对于物料的进料，一般情况下采用冷进料，但是为了考虑塔的操作稳定性，则一把采用泡点进料。 报告编号：LX-FS-A15629 筛板精馏塔精馏实验报告标准范本 The Stage T asks Completed According T o The Plan Reflect The Basic Situation In The Work And The Lessons Learned In The Work, So As T o Obtain Further Guidance From The Superior. 编写：_________________________ 审批：_________________________ 时间：________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑 筛板精馏塔精馏实验报告标准范本 使用说明：本报告资料适用于按计划完成的阶段任务而进行的，反映工作中的基本情况、工作中取得的经验教训、存在的问题以及今后工作设想的汇报，以取得上级的进一步指导作用。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。 筛板精馏塔精馏实验 6.1实验目的 1．了解板式塔的结构及精馏流程 2．理论联系实际，掌握精馏塔的操作 3．掌握精馏塔全塔效率的测定方法。 6.2实验内容 ⑴采用乙醇～水系统测定精馏塔全塔效率、液泛点、漏液点 ⑵在规定时间内，完成D=500ml、同时达到xD≥93v%、xW≤3v%分离任务 6.3实验原理 塔釜加热，液体沸腾，在塔内产生上升蒸汽，上升蒸汽与沸腾液 体有着不同的组成，这种不同组成来自轻重组份间有不同的挥发度， 由此塔顶冷凝，只需要部分回流即可达到塔顶轻组份增浓和塔底重 组份提浓的目的。部分凝液作为轻组份较浓的塔顶产品，部分凝液 作为回流，形成塔内下降液流，下降液流的浓度自塔顶而下逐步下 降，至塔底浓度合格后，连续或间歇地自塔釜排出部分釜液作为重 组份较浓的塔底产品。 在塔中部适当位置加入待分离料液，加料液中轻组份浓度与塔截 在一常压操作的连续精馏塔内分离水—乙醇混合物。已知原料的处理量为2000吨、组成为36%（乙醇的质量分率，下同），要求塔顶馏出液的组成为82%，塔底釜液的组成为6%。设计条件如下： 操作压力 5kPa(塔顶表压)； 进料热状况自选； 回流比自选； 单板压降≤0.7kPa； 根据上述工艺条件作出筛板塔的设计计算。 【设计计算】 （一）设计方案的确定 本设计任务为分离水—乙醇混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。 设计中采用泡点进料，将原料液通过预料器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的1.5倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 （二）精馏塔的物料衡算 1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 M=46.07kg/kmol 乙醇的摩尔质量 A M=18.02kg/kmol 水的摩尔质量 B F x =18.002 .1864.007.4636.007.4636.0=+= D x =64.002 .1818.007.4682.007.4682.0=+= W x =024.002.1894.007.4606.007.4606.0=+= 2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 F M =0.18×46.07+(1-0.18)×18.02=23.07kg/kmol D M =0.64×46.07+(1-0.64)×18.02=35.97kg/kmol W M =0.024×46.07+(1-0.024)×18.02=18.69kg/kmol 3.物料衡算 以每年工作250天，每天工作12小时计算 原料处理量 F = 90.2812 25007.2310002000=???kmol/h 总物料衡算 28.90=W D + 水物料衡算 28.90×0.18=0.64D+0.024W 联立解得 D =7.32kmol/h W =21.58kmol/h （三）塔板数的确定 1. 理论板层数T N 的求取水—乙醇属理想物系，可采用图解法求理论板层数。 ①由手册查得水—乙醇物系的气液平衡数据，绘出x —y 图，如图。 ②求最小回流比及操作回流比。 采用作图法求最小回流比。在图中对角线上，自点e(0.18 , 0.18)作垂线ef 即为进料线（q 线），该线与平衡线的交点坐标为 q y =0.52 q x =0.18 故最小回流比为 min R =q q q D x y y x --=35.018 .0-52.052.0-64.0=3 取操作回流比为 R =min R =1.5×0.353=0.53 ③求精馏塔的气、液相负荷 L =RD =17.532.753.0=?=kmol/h V =D R )1(+=（0.53+1）20.1132.7=?kmol/h 《化工原理》课程设计报告 苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计 学院 专业 班级 学号 姓名 合作者 指导教师 化工原理设计任务书 一、设计题目: 苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计 二、设计任务 1）进精馏塔的原料液中含氯苯为38%（质量百分比，下同），其余为苯。 2）塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。 3）生产能力为日产纯度为99.8%的氯苯Z吨产品。年工作日300天，每天24小时连续运行。（设计任务量为3.5吨/小时） 三、操作条件 1.塔顶压强4kPa（表压）； 2.进料热状况，自选； 3.回流比，自选； 4.塔釜加热蒸汽压力0.5MPa； 5.单板压降不大于0.7kPa； 6. 设备型式：自选 7．厂址天津地区 四、设计内容 1.精馏塔的物料衡算； 2.塔板数的确定； 3.精馏塔的工艺条件及有关五行数据的计算； 4.精馏塔的塔体工艺尺寸计算； 5.塔板的主要工艺尺寸计算； 6.塔板的流体力学计算； 7.塔板负荷性能图； 8.精馏塔接管尺寸计算； 9.绘制生产工艺流程图； 10.绘制精馏塔设计条件图； 11.绘制塔板施工图； 12.对设计过程的评述和有关问题的讨论 五、基础数据 1.组分的饱和蒸汽压 i p （mmHg ） 2.组分的液相密度ρ（kg/m 3） 纯组分在任何温度下的密度可由下式计算 苯 t A 187.1912-=ρ 氯苯 t B 111.11127-= ρ 式中的t 为温度，℃。 3.组分的表面张力σ（mN/m ） 双组分混合液体的表面张力m σ可按下式计算： A B B A B A m x x σσσσσ+= （B A x x 、为A 、B 组分的摩尔分率） 4.氯苯的汽化潜热 常压沸点下的汽化潜热为35.3×103kJ/kmol 。 纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下式表示： 38 .01212??? ? ??--=t t t t r r c c （氯苯的临界温度：C ?=2.359c t ） 5.其他物性数据可查化工原理附录。 目录 设计任务书 一、概述 1、精馏操作对塔设备的要求和类型 (4) 2、精馏塔的设计步骤 (5) 二、精馏塔工艺设计计算 1、设计方案的确定 (6) 2、精馏塔物料衡算 (6) 3、塔板数的确定 (7) 的求取 (7) 3.1理论板层数N T 3.2实际板层数的求取 (8) 4、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 4.1操作温度的计算 (11) 4.2平均摩尔质量的计算 (11) 4.3平均密度的计算 (12) 4.4液相平均表面张力计算 (12) 4.5液体平均粘度计算 (13) 5、精馏塔塔体工艺尺寸计算 5.1塔径的计算 (14) 5.2精馏塔有效高度的计算 (15) 6、塔板主要工艺尺寸计算 6.1溢流装置计算 (16) 6.2塔板的布置 (17) 6.3浮阀计算及排列 (17) 7、浮阀塔流体力学性能验算 (19) 8、塔附件设计 (26) 7、精馏塔结构设计 (30) 7.1设计条件 (30) 7.2壳体厚度计算………………………………………………… 7.3风载荷与风弯矩计算………………………………………… 7.4地震弯矩的计算………………………………………………… 三、总结 (27) 化工原理课程设计任务书 一、设计题目: 甲醇-水溶液连续精馏塔设计 二、设计条件: 年产量: 95%的甲醇17000吨 料液组成(质量分数): (25%甲醇，75%水) 塔顶产品组成(质量分数): (95%甲醇，5%水) 塔底釜残液甲醇含量为6% 每年实际生产时间: 300天/年,每天24小时连续工作 连续操作、中间加料、泡点回流。 操作压力：常压 塔顶压力4kPa(表压) 塔板类型：浮阀塔 进料状况：泡点进料 单板压降：kPa 7.0 厂址：安徽省合肥市 塔釜间接蒸汽加热，加热蒸汽压力为0.5Mpa 三、设计任务 完成精馏塔的工艺设计,有关附属设备的设计和选型,绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装配图,编写设计说明书. 设计内容包括： 1、 精馏装置流程设计与论证 2、 浮阀塔内精馏过程的工艺计算 3、 浮阀塔主要工艺尺寸的确定 4、 塔盘设计 5、 流体力学条件校核、作负荷性能图 6、 主要辅助设备的选型 四、设计说明书内容 1 目录 2 概述(精馏基本原理) 3 工艺计算 4 结构计算 5 附属装置评价 6 参考文献 7 对设计自我评价 摘要：设计一座连续浮阀塔，通过对原料，产品的要求和物性参数的确定及对主 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 专业资料 化工原理课程设计题目乙醇-水溶液连续精馏塔优化设计 目录 1.设计任务书 (3) 2.英文摘要前言 (4) 3.前言 (4) 4.精馏塔优化设计 (5) 5.精馏塔优化设计计算 (5) 6.设计计算结果总表 (22) 7.参考文献 (23) 8.课程设计心得 (23) 精馏塔优化设计任务书 一、设计题目 乙醇—水溶液连续精馏塔优化设计 二、设计条件 1．处理量： 16000 （吨/年） 2．料液浓度： 40 （wt%） 3．产品浓度： 92 （wt%） 4．易挥发组分回收率： 99.99% 5．每年实际生产时间：7200小时/年 6. 操作条件： ①间接蒸汽加热； ②塔顶压强：1.03 atm（绝对压强） ③进料热状况：泡点进料； 三、设计任务 a) 流程的确定与说明； b) 塔板和塔径计算； c) 塔盘结构设计 i. 浮阀塔盘工艺尺寸及布置简图； ii. 流体力学验算； iii. 塔板负荷性能图。 d) 其它 i. 加热蒸汽消耗量； ii. 冷凝器的传热面积及冷却水的消耗量 e) 有关附属设备的设计和选型，绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装配 图，编写设计说明书。 乙醇——水溶液连续精馏塔优化设计 （某大学化学化工学院） 摘要：设计一座连续浮阀塔，通过对原料，产品的要求和物性参数的确定及对主要尺寸的计算，工艺设计和附属设备结果选型设计，完成对乙醇-水精馏工艺流程和主题设备设计。 关键词：精馏塔，浮阀塔，精馏塔的附属设备。 （Department of Chemistry,University of South China,Hengyang 421001） Abstract: The design of a continuous distillation valve column, in the material, product requirements and the main physical parameters and to determine the size, process design and selection of equipment and design results, completion of the ethanol-water distillation process and equipment design theme. Keywords: rectification column, valve tower, accessory equipment of the rectification column. 资料 前言 化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种结果的校核，能画出工艺流程、塔板结构等图形。在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性、经济合理性。 化工生产常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的，精馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝达到轻重组分分离的方法。塔设备一般分为阶跃接触式和连续接触式两大类。前者的代表是板式塔，后者的代表则为填料塔。 筛板塔和泡罩塔相比较具有下列特点：生产能力大于%，板效率提高产量15%左右；而压降可降低30%左右；另外筛板塔结构简单，消耗金属少，塔板的造价可减少40%左右；安装容易，也便于清理检修。本次课程设计为年处理含苯质量分数36%的苯-甲苯混合液4万吨的筛板精馏塔设计，塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一。它可使气(或汽)液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。 在设计过程中应考虑到设计的精馏塔具有较大的生产能力满足工艺要求，另外还要有一定的潜力。节省能源，综合利用余热。经济合理，冷却水进出口温度的高低，一方面影响到冷却水用量。另一方面影响到所需传热面积的大小。即对操作费用和设备费用均有影响，因此设计是否合理的利用热能R等直接关系到生产过程的经济问题。 | ' 目录 第一章绪论 (1) 精馏条件的确定 (1) 精馏的加热方式 (1) 精馏的进料状态 (1) 精馏的操作压力 (1) 确定设计方案 (1) 工艺和操作的要求 (2) 满足经济上的要求 (2) 保证安全生产 (2) 第二章设计计算 (3) 设计方案的确定 (3) 精馏塔的物料衡算 (3) 原料液进料量、塔顶、塔底摩尔分率 (3) 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (3) 物料衡算 (3) 塔板计算 (4) 理论板数NT的求取 (4) 全塔效率的计算 (6) 求实际板数 (7) 有效塔高的计算 (7) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8) 操作压力的计算 (8) 操作温度的计算 (8) 平均摩尔质量的计算 (8) 平均密度的计算 (10) 液体平均表面张力的计算 (11) 液体平均黏度的计算 (12) 气液负荷计算 (13) 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 2015.5.13 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1.2~2.0倍。 本实验处于全回流情况下，既无任何产品采出，又无原料加入，此时所需理论板最少，又易于达到稳定，可以很好的分析精馏塔的性能。影响塔板效率的因素很多，大致可归结为：流体的物理性质（如粘度、密度、相对挥发度和表面张力等）、塔板结构以及塔的操作 乙醇-水溶液连续精馏塔设计 目录 1.设计任务书 (3) 2.英文摘要前言 (4) 3.前言 (4) 4.精馏塔优化设计 (5) 5.精馏塔优化设计计算 (5) 6.设计计算结果总表 (22) 7., 8.参考文献 (23) 9.课程设计心得 (23) 精馏塔设计任务书 一、设计题目 乙醇—水溶液连续精馏塔设计 二、设计条件 1．处理量： 15000 （吨/年） 2．料液浓度： 35 （wt%） ！ 3．产品浓度： 93 （wt%） 4．易挥发组分回收率： 99% 5．每年实际生产时间：7200小时/年 6. 操作条件： ①间接蒸汽加热； ②塔顶压强： atm（绝对压强） ③进料热状况：泡点进料； 三、设计任务 a) 流程的确定与说明； b) 塔板和塔径计算； 、 c) 塔盘结构设计 i. 浮阀塔盘工艺尺寸及布置简图； ii. 流体力学验算； iii. 塔板负荷性能图。 d) 其它 i. 加热蒸汽消耗量； ii. 冷凝器的传热面积及冷却水的消耗量 e) 有关附属设备的设计和选型，绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装配 图，编写设计说明书。 乙醇——水溶液连续精馏塔优化设计 前言 ！ 乙醇在工业、医药、民用等方面，都有很广泛的应用，是很重要的一种原料。在很多方面，要求乙醇有不同的纯度，有时要求纯度很高，甚至是无水乙醇，这是很有困难的，因为乙醇极具挥发性，也极具溶解性，所以，想要得到高纯度的乙醇很困难。 要想把低纯度的乙醇水溶液提升到高纯度，要用连续精馏的方法，因为乙醇和水的挥发度相差不大。精馏是多数分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，因此可使混合液得到几乎完全的分离。化工厂中精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行的，塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料。为实现精馏分离操作，除精馏塔外，还必须从塔底引入上升蒸汽流和从塔顶引入下降液。可知，单有精馏塔还不能完成精馏操作，还必须有塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时还要配原料液预热器、回流液泵等附属设备，才能实现整个操作。 浮阀塔与20世纪50年代初期在工业上开始推广使用，由于它兼有泡罩 板式精馏塔设计任务书4-3 一、设计题目： 苯―甲苯精馏分离板式塔设计 二、设计任务及操作条件 1、设计任务：生产能力（进料量） 6万吨／年 操作周期 7200 小时／年 进料组成 48.0％（质量分率，下同） 塔顶产品组成 98.0％ 塔底产品组成 3.0% 2、操作条件 操作压力常压 进料热状态泡点进料 冷却水 20℃ 加热蒸汽 0.19MPa 3、设备型式筛板塔 4、厂址安徽省合肥市 三、设计内容： 1、概述 2、设计方案的选择及流程说明 3、塔板数的计算(板式塔) ( 1 ) 物料衡算; ( 2 ) 平衡数据和物料数据的计算或查阅; ( 3 ) 回流比的选择; ( 4 ) 理论板数和实际板数的计算; 4、主要设备工艺尺寸设计 ( 1 ) 塔内气液负荷的计算; ( 2 ) 塔径的计算; ( 3 ) 塔板结构图设计和计算； ( 4 )流体力学校核； ( 5 )塔板负荷性能计算； ( 6 )塔接管尺寸计算； ( 7 )总塔高、总压降及接管尺寸的确定。 5、辅助设备选型与计算 6、设计结果汇总 7、工艺流程图及精馏塔装配图 8、设计评述 目录 1、概述 (3) 1.1 精馏单元操作的简介 (3) 1.2 精馏塔简介 (3) 1.3 苯-甲苯混合物简介 (3) 1.4设计依据 (3) 1.5 技术来源 (3) 1.6 设计任务和要求 (4) 2、设计计算 (4) 2.1确定设计方案的原则 (4) 2.2操作条件的确定 (4) 2.2.1操作压力 (4) 2.2.2进料状态 (5) 2.2.3加热方式的选择 (5) 2.3设计方案的选定及基础数据的搜集 (5) 2.4板式精馏塔的简图 (6) 2.5常用数据表： (6) 3、计算过程 (8) 3.1 相关工艺的计算 (9) 3.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (9) 3.1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (9) 3.1.3 物料衡算 (9) 3.1.4 最小回流比及操作回流比的确定 (9) 3.1.5精馏塔的气、液相负荷和操作线方程 (10) 3.1.6逐板法求理论塔板数 (10) 3.1.7精馏塔效率的估算 (12) 3.1.8实际板数的求取 (12) 3.2精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (12) 3.2.1操作压力计算 (12) 3.2.2操作温度计算 (13) 3.2.3平均摩尔质量计算 (13) 3.2.4平均密度计算 (14) 3.2.5液体平均表面张力计算 (15) 3.2.6液体平均粘度计算 (16) 3.3 精馏塔的主要工艺尺寸的计算 (17) 3.3.1 塔内气液负荷的计算 (17) 3.3.2 塔径的计算 (17) 3.3.3 精馏塔有效高度的计算 (19) 3.4 塔板结构尺寸的计算 (19) 3.4.1 溢流装置计算- (19) 3.4.2塔板布置 (21) 3.5筛板的流体力学验算 (23) 3.5.1 塔板压降相当的液柱高度计算 (23) 3.5.2液面落差 (24) 化工原理课程设计 设计题目：苯-甲苯连续精馏塔浮阀塔的设计设计人： 班级： 学号： 指导老师： 设计时间： 目录 设计任务书 (3) 前言 (4) 第一章工艺流程设计 (5) 第二章塔设备的工艺计算 (6) 第三章塔和塔板主要工艺尺寸计算 (15) 第四章塔板的流体力学验算 (18) 第五章塔板负荷性能图 (21) 第六章换热器的设计计算与选型 (25) 第七章主要工艺管道的计算与选择 (28) 结束语 (30) 参考文献 (32) 附录 (33) 化工原理课程设计任务书 设计题目：苯—甲苯连续精馏塔（浮阀塔）的设计 一、工艺设计部分 （一）任务及操作条件 1. 基本条件：含苯25％(质量分数，下同)的原料液以泡点状态进入塔内，回流比为最小回流比的 1.25倍。 2. 分离要求：塔顶产品中苯含量不低于95％，塔底甲苯中苯含量不高于2％。 3. 生产能力：每小时处理9.4吨。 4. 操作条件：顶压强为4 KPa (表压)，单板压降≯0.7KPa，采用表压0.6 MPa的饱和蒸汽加热。（二）塔设备类型浮阀塔。 （三）厂址：湘潭地区（年平均气温为17.4℃） （四）设计内容 1. 设计方案的确定、流程选择及说明。 2. 塔及塔板的工艺计算塔高（含裙座）、塔径及塔板结构尺寸；塔板流体力学验算；塔板的负荷性能图；设计结果概要或设计一览表。 3. 辅助设备计算及选型（注意：结果要汇总）。 4. 自控系统设计（针对关键参数）。 5. 图纸：工艺管道及控制流程图；塔板布置图；精馏塔的工艺条件图。 6. 对本设计的评述或有关问题的分析讨论。 二、按要求编制相应的设计说明书 设计说明书的装订顺序及要求如下： 1. 封面（设计题目，设计人的姓名、班级及学号等） 2. 目录 3. 设计任务书 4. 前言（课程设计的目的及意义） 5. 工艺流程设计 6. 塔设备的工艺计算（计算完成后应该有计算结果汇总表） 7. 换热器的设计计算与选型（完成后应该有结果汇总表） 8. 主要工艺管道的计算与选择（完成后应该有结果汇总表） 8. 结束语（主要是对自己设计结果的简单评价） 9. 参考文献（按在设计说明书中出现的先后顺序编排，且序号在设计说明书引用时要求标注） 10. 设计图纸 三、主要参考资料 [1] 化工原理；[2] 化工设备机械基础；[3] 化工原理课程设计；[4] 化工工艺设计手册 四、指导教师安排杨明平；胡忠于；陈东初；黄念东 五、时间安排第17周～第18周 化工原理实验报告 一、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. 测定全回流时的全塔效率及单板效率。 4. 测定全塔的浓度分布。 二、摘要 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主板下降的回流液，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。对于双组分混合液的蒸馏，若已知汽液平衡数据，测得塔顶流出液组成D X 、釜残液组成W X ，液料组成F X 及回流比R 和进料状态，就可用图解法在y x 图上，或用其他方法求出理论塔板数T N 。塔的全塔效率T E 为理论塔板数与实际塔板数N 之比。精馏塔的单板效率M E 可以根据液相通过测定塔板的浓度变化进行计算。本实验在板式精馏塔全回流的情况下，通过测定乙醇丙醇体系混合液在精馏塔中的传质的一些参数，计算精馏塔的总板效率和某几块板的单板效率（液相单板效率），分析该塔的传质性能和操作情况。 三、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。本实验处于全回流情况下，既无任何产品采出，又无原料加入，此时所需理论板最少，又易于达到稳定，可以很好的分析精馏塔的性能。影响塔板效率的因素很多，大致可归结为：流体的 化工原理课程设计------------苯-甲苯连续精馏板式塔的设计专业年级：11级化工本2 姓名：申涛 指导老师：代宏哲 2014年7月 目录 一序言 (3) 二板式精馏塔设计任务书 (4) 三设计计算 (5) 1.1 设计方案的选定及基础数据的搜集 (5) 1.2 精馏塔的物料衡算 (8) 1.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (12) 1.4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (17) 1.5 塔板主要工艺尺寸的计算 (18) 1.6 筛板的流体力学验算 (21) 1.7 塔板负荷性能图 (24) 四设计结果一览表 (30) 五板式塔得结构与附属设备 (31) 5.1附件的计算 (31) 5.1.1接管 (31) 5.1.2冷凝器 (33) 5.1.3 再沸器 (33) 5.2 板式塔结构 (34) 六参考书目 (36) 七设计心得体会 (36) 八附录......................................................................................... 错误!未定义书签。 一序言 化工原理课程设计是综合运用《化工原理》课程和有关先修课程（《物理化学》，《化工制图》等）所学知识，完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学，是理论联系实际的桥梁，在整个教学中起着培养学生能力的重要作用。通过课程设计，要求更加熟悉工程设计的基本内容，掌握化工单元操作设计的主要程序及方法，锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力，问题分析能力，思考问题能力，计算能力等。 精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分的挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分的分离。根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。本设计的题目是苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯，采用连续操作方式，需设计一板式塔将其分离。筛板精馏塔实验报告
板式精馏塔设计方案
化工原理精馏实验报告
精馏塔课程设计
筛板精馏塔精馏实验报告标准范本
精馏塔设计流程
板式精馏塔课程设计
甲醇-水溶液连续精馏塔课程设计91604
化工原理精馏实验报告
化工原理课程设计(乙醇_水溶液连续精馏塔优化设计)
化工原理课程设计-苯-甲苯精馏塔设计
北京化工大学精馏实验报告
乙醇—水溶液精馏塔设计
板式精馏塔设计书.doc
化工原理课程设计之苯甲苯连续精馏塔浮阀塔的设计
精馏实验报告
化工原理课程设计苯-甲苯板式精馏塔设计