【復習筆記】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

①熟悉精餾的工藝流程，掌握精餾實驗的操作方法。

②了解板式塔的結構，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。

二、基本原理

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

回流是精餾操作得以實現的基礎。塔頂的回流量與采出量之比，稱為回流比。回流比是精餾操作的重要參數之一，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，則需要無窮多塔板的精餾塔。當然，這不符合工業實際，所以最小回流比只是一個操作限度。若操作處于全回流時，既無任何產品采出，也無原料加入，塔頂的冷凝液全部返回塔中，這在生產中午實際意義。但是由于此時所需理論板數最少，又易于達到穩定，故常在工業裝置的開停車、排除故障及科學研究時采用。

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

板效率是體現塔板性能及操作狀況的主要參數，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（不包括塔釜）；

       Ne——實際板數。

(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值通常由實驗測定。單板效率是評價塔板性能優劣的重要數據。物系性質、板型及操作負荷是影響單板效率的重要因數。當物系與板型確定后，可通過改變氣液負荷達到最高板效率；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，以評價其性能的優劣。總板效率反映全塔各塔板的平均分離效果，常用于板式塔設計中。

若改變塔釜再沸器中加熱器的電壓，塔內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生變化，其沸騰給熱系數也將發生變化，從而可以得到沸騰給熱系數與加熱量的關系。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，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。