【復(fù)習(xí)筆記】23華工《821化工原理》考研知識之精餾實驗歸...

華工引路人

精餾實驗歸納

一、目的及任務(wù)

①熟悉精餾的工藝流程，掌握精餾實驗的操作方法。

②了解板式塔的結(jié)構(gòu)，觀察塔板上汽-液接觸狀況。

③測定全回流時的全塔效率及單塔效率。

④測定部分回流時的全塔效率。

⑤測定全塔的濃度（或溫度）分布。

⑥測定塔釜再沸器的沸騰給熱系數(shù)。

二、基本原理

在板式精餾塔中，由塔釜產(chǎn)生的蒸汽沿塔逐板上升與來自塔頂逐板下降的回流液，在塔板上實現(xiàn)多次接觸，進(jìn)行傳熱與傳質(zhì)，使混合液達(dá)到一定程度的分離。

回流是精餾操作得以實現(xiàn)的基礎(chǔ)。塔頂?shù)幕亓髁颗c采出量之比，稱為回流比。回流比是精餾操作的重要參數(shù)之一，其大小影響著精餾操作的分離效果和能耗。

回流比存在兩種極限情況：最小回流比和全回流。若塔在最小回流比下操作，要完成分離任務(wù)，則需要無窮多塔板的精餾塔。當(dāng)然，這不符合工業(yè)實際，所以最小回流比只是一個操作限度。若操作處于全回流時，既無任何產(chǎn)品采出，也無原料加入，塔頂?shù)睦淠喝糠祷厮校@在生產(chǎn)中午實際意義。但是由于此時所需理論板數(shù)最少，又易于達(dá)到穩(wěn)定，故常在工業(yè)裝置的開停車、排除故障及科學(xué)研究時采用。

實際回流比常取最小回流比的1.2～2.0倍。在精餾操作中，若回流系統(tǒng)出現(xiàn)故障，操作情況會急劇惡化，分離效果也將變壞。

板效率是體現(xiàn)塔板性能及操作狀況的主要參數(shù)，有以下兩種定義方法。

總板效率E  

    E=N/Ne  

式中   E——總板效率；N——理論板數(shù)（不包括塔釜）；

       Ne——實際板數(shù)。

(2)單板效率Eml     

       Eml=(xn-1-xn)/(xn-1-xn*)

式中  Eml——以液相濃度表示的單板效率；

      xn ，xn-1——第n塊板和第n-1塊板的液相濃度；

      xn*——與第n塊板氣相濃度相平衡的液相濃度。

總板效率與單板效率的數(shù)值通常由實驗測定。單板效率是評價塔板性能優(yōu)劣的重要數(shù)據(jù)。物系性質(zhì)、板型及操作負(fù)荷是影響單板效率的重要因數(shù)。當(dāng)物系與板型確定后，可通過改變氣液負(fù)荷達(dá)到最高板效率；對于不同的板型，可以保持相同的物系及操作條件下，測定其單板效率，以評價其性能的優(yōu)劣?？偘逍史从橙魉宓钠骄蛛x效果，常用于板式塔設(shè)計中。

若改變塔釜再沸器中加熱器的電壓，塔內(nèi)上升蒸汽量將會改變，同時，塔釜再沸器電加熱器表面的溫度將發(fā)生變化，其沸騰給熱系數(shù)也將發(fā)生變化，從而可以得到沸騰給熱系數(shù)與加熱量的關(guān)系。由牛頓冷卻定律，可知

Q=αA△tm

式中 Q——加熱量，kw;

α——沸騰給熱系數(shù)，kw/(m2*K);

A——傳熱面積，m2;

△tm——加熱器表面與主體溫度之差，℃。

若加熱器的壁面溫度為ts ,塔釜內(nèi)液體的主體溫度為tw ,則上式可改寫為

       Q=aA(ts-tw)

由于塔釜再沸器為直接電加熱，則加熱量Q為

                           Q=U2/R

式中  U——電加熱的加熱電壓，V;       R——電加熱器的電阻，Ω。