不同回流比对精馏分离效果的影响.docx

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1、引言精儒是化工分离工程中最基本、最重要的单元操作之一。在精儒的操作中，回流比（R）是关系着精儒产品质量的重要参数。每当塔顶儒出液浓度下降或需要进一步提高塔顶儒出液浓度时，通常都以增加回流比的操作方式使产品得以提高。间歇操作回流比得出产品浓度一般都是变化的。本文通过实验讨论连续操作过程中不同回流比对精儒分离效果的影响。1、精惘原理精儒分离是根据溶液中各组分挥发度（或沸点）的差异，使各组分得以分离。其中较易挥发的称为易挥发组分（或轻组分），较难挥发的称为难挥发组分（或重组分）。它通过汽、液两相的直接接触，使易挥发组分由液相向汽相传递，难挥发组分由汽相向液相传递，是汽、液两相之间的传递

2、过程。由于精孺同时涉及传热和传质，相互影响因素很多，为了简化计算，通常做如下假设。1.1理论塔板若气、液两相在塔板上接触时间足够长，使得离开该塔板的气、液两相互呈平衡，即X“与平衡，则称该塔板为理论板。实际上由于塔板上气液接触时间有限，X”与为难以达到平衡，即理论板是不存在的。理论板作为衡量塔板分离效率的依据和标准。第n层塔板示意图此外，还有恒摩尔流假设，包括恒摩尔汽化、恒摩尔液流。在整个实验中保持精禅装置的物料平衡是精儒塔稳态操作的必要条件；回流比和回流液的热状态、进料组成和进料热状况、塔釜温度、操作压力、设备保温均影响塔的数据，在实验过程中尽量保持单一变量，即回流比不同。1.

3、2塔板效率设全塔实际塔板数为Np,理论板数N,该塔的总板效率E,定义为:Er = N/Np影响塔板效率的因素十分复杂，如塔盘结构、操作条件及物系的性质。这些条件导致气、液两相在塔板上流动和接触状态的不同，影响传热、传质过程，不同程度的偏离理论板，即分离能力小于给定条件的理论板。将实际板分离能力接近理论板程度常以塔板效率来描述。2、实验过程本实验装置的主体的设备是筛板精禅塔，配套有加料系统、回流系统、产品出料管路、残液出料管路、进料泵和一些测量、控制仪表。筛板塔主要结构参数：塔内径为68mm,厚度为2imn,塔节为76x4，塔板数为10块，板间距为100mm。加料位置由上到下数底6块。

4、降液管采用弓形，齿形堰，堰长56mm,堰高7. 3mm,齿深4. 6mm,齿数9个。降液管底隙4.5mm,筛孔直径1.5mm,正三角排列，孔间距5mm,开孔数为74个。塔釜为内电加热式, 功率为2.5kw,有效容积为10L。塔顶冷凝器、塔釜换热器均为盘管式。单板取样为自下而上第1块和第10块，斜向上液相样口，水平管为气样取样口。本实验料液为乙醇水溶液，釜内液体由电加热器产生蒸汽逐板上升，经与各板上的液体传质后，进入盘管式换热器壳程，冷凝成液体后再从集液器流出，一部分作为回流液从塔顶流入塔内，另一部分作为产品儒出，进入产品贮罐，残液经釜液转子流量计流入釜液贮罐，精流过程如图所示。1、

5、流量计2、进料阀3、进料泵4、热交换器5、塔板6、原料罐7、残液罐8、产品罐9、反应釜2.1全回流配制浓度为18.1%的乙醇水溶液原料液加入贮缺罐中，打开进料阀，由进料泵将原料打入塔釜中，观察塔釜的液位高度，进料至容积的2/3处停止进料。打开塔顶冷凝器的冷却水，调节为140L/h,关闭进料阀，启动电加热管电源，调节加热功率为90%,并关闭塔顶出料管路，使整塔处于全回流状态。经过2 小时后，塔顶回流量、温度、塔釜温度稳定后，开始进入部分回流状态。2.2部分回流全回流稳定后打开进料阀，调节进料流量(F)为6.5L/h的冷液进料。控制塔顶回流和出料的两个转子流量计，调节回流比(R)为R=l、

6、R=2、R=3。加热功率不变，为加热器总功率的90%,使塔釜温度为85-90度之间。当塔顶、塔内温度及流量计都稳定后即可取样。3、数据处理分析反应条件：回流温度42.1C,进料温度25.3c, xd=0.930, xlv=0.162o参赦职值6.04.073.3娃名I I 学号| 装蜜号 I 2|日期| 2013-3-26 19: 35:57 |买技卖型华木夏I77.0580.884. 5588. 392.0578 9382 G886.4390.18括僧段塔板教6.0提僧段塔板教4.0芸发参兹实输站果参数部分9流理论塔板教：N = 10.48849部分营流全塔塔板汶丰:E0 = 0.948

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9、2013-3-26 19: 39: 12 0.8参故希僧股烬极敬6.0驼带度烬极数4.0部分可沆理论塔板数:N = 9.G3228部分质流全琢辱板效率： 0 = 0.36823皇示方式&我楼磁漩疆糖 r以P关统点|1.00E H2日| O.OOEOOd| l.OOBWOjI O.OOE-KJOJ雅本| 学导| 装网|2|日期| 2S A3-16 19:39:11 |实熟类31 I基未基|T4.377T.8181.2484.6888.12tn(D殷值布常段埠板故6.0见怡段塔扳裁4.0笑较姑果妻歌部分同流理论尊板敏：N - 9.68228部分可流全塔塔板效奉：E0 - 0.86823是示方式6连

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12、温度75.575.876.177.879381.482.384.885.9参被括爆程塔板教6.0提馅段塔饭敷部分回流建论塔板数, N = 9. 98095部分回浇全塔尊板效率, E0 . 0.8981由始逸择却扮回流汲度分坐林饮蜜宏大横坐标依小橙业标蜜大魏.坐标果小纵坐标里币方式r报合P .关均j L0OE+O。0.00100| l.OOE+OOjj O.OOF+OOj涯车|归期 | 2.13-3-26学号|基丢号 |2|19;41；39 |笑泣类条口下本盘10 . . . . . . . . 0! /0ii/rI0zf i0:/rir.0 / / / / / / _， . . . .

13、. . .0* 一i一0. .T2.976.15T9.482.6585.989. 15T4.5377.T881.0384.2887.53tn（r）柚fif段塔板教6.0炎僧段塔极鬼4.0索李双突的第果卷数部分可流理论尊板数二N = 9.9 如 95部分切溢全摩唯板鼓率: E0 - 0.8981生标设政昱大横坐标笠小横坐柿歌尢以坐杯I y.ooE&小瓠坐标厂板层数R=2X123456789全回流温度74.975.175.175.876.076.476.478.883.9部分回流温度75.876.276.478.980.682.582.685.386.5姓益|“| 学兮| I | 类妥号 |2|等

14、我跟值制浙股场板敛6.0提的段年板故4.0笑较堵果妻故部分可流理论塔板数二N - 10.68204部分四流全塔塔板效率： 0 = 0. 9682曲夜益择部好回流沿度芬花分可流池级因坐标设匿ft小植坐折盘无我坐标昱小纵坐标呈示方式C P关泌&I LOOf 0彳J O.OOKWOj| l.OOEiOOJJ O.OOf oW取值料饰段塔晚畋6.0梃馆段塔板敖4.084.086.675.376.476.482.675,276.174.975.679.184.976376.180.475.878.66789塔板层数R=2全回流温度部分回流温度板层数R=2X123456789全回流温度74.675.275

15、.575.676.376.576.579.484.2部分回流温度75.575.876.277.979.481382.384.886.9参貌6.0炬箱段场板敛4.0实赦虾果参裁部分回流理论塔板数：N = 12.66533部分W流全塔塔板效章:E0 = I. 16658坐标设愚廖尢横坐标盘小横坐样姓名B期1 g 1| 题13-4-13孕号L_?U6;9 |1 I装发号实恣:类型I 2|I丛本厂I0X一)0IDf一)o-/0/D/o:10172.6576.2179.7803.348G 990 4GT4.4377.99BI .5685. 12B8 68tn(V)金敖精馆段塔极裁6.0桎馆段堪扳薮4.0

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17、塔板薮:N - 10. 37699坐标性置签大楼坐标最小槌坐标囹大就.坐弥畏小飙坐林显示有式r狼企(7尤摆点I l.OOEOOj| O.OOE*X)J| l.OOE-KJOdI 0.00E-HX)|我使精僧殷塔极我6.0怪俊段塔板鼓4.0-XR XA实物站果参裁部分回流埋论塔板教：N - 10. 37699部分回流全塔塔板效率:E0 - Q.9377坐标役置S大楼里标暖小推坐标僵大也坐你僵小坐标tnCD板层数R=l123456789全回流温度74.975.075.075.675.876.076.378.585.0部分回流温度77.779.480.585.085.785.885.98

18、8.689.6猫你段也极故6.04.0英粉结果爹敷部分回流理论琳板教： N - 10. 15606部分回流全塔噂板技率:E0 - 0.91561由丝也择P郤分口流通厦分布|部分祖流梯级田显示方式连眉17敏大横坐标最小技坐#畏小纵坐指参液柏常段塔板教6.0根倒段塔极放4.0板层数R=l123456789全回流温度74.875.375.375.876.176.576.579.384.3部分回流温度78.880.481.184.385.085.285.287.788.3姓名I g | 学导| 装逐号 |2|。期|侦3-4-2 15:”：” |妥密T矣型I基木里|多故取依精W转塔板敖6.0梃曾段

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21、:E0 = I.10235坐标设瓮金大推地标厂&I枝坐标厂般大纵坐标嵌小短坐标厂4、实验讨论理论塔板数全塔效率全塔效率平均值全塔效率总平均值R=310.488490.948850. 933020. 96395R=310.158780.91588R=39.682280.86823R=310.991050.99911R=29.980950.898100. 97296R=210.682040.96820R=29.589390.85894R=212.665831.16658R=110.376990.937700. 98587R=110.156060.91561R=110.878320.98783R

22、=112.02351.10235在实验过程中，塔盘结构不变、操作条件及物系的性质基本相同。这些条件导致气、液两相在塔板上流动和接触状态的基本相同，在传热、传质过程中，有不同程度的偏差，即回流温度、进料温度不同。这些因素会偏离理论板数，即分离能力小于给定条件的理论板。此外影响塔板传质效率的因素很多，塔板的传质效率除了处理物系的性质、液体在塔板上的停留时间、气液的分布状态及传质元件的结构尺寸等因素有关外，还与泄漏、雾沫夹带、液体的流动状态有关。在大气压力基本不变，设备保温效果良好，塔釜加热正常，原料液浓度一致的操作情况下，在利用比重计测定X。、Xw时，存在一定误差，每组中进料液、回流

23、液的温度不同，在一定程度上影响部分回流全塔效率，使其中的部分回流全塔效率大于1,但数据结果在误差允许10%范围内。5、实验结论当回流比增大时，精儒段操作线斜率变大，该段内传质推动力增加，因此在一定的精儒段理论板数下禅出液组成变大。同时回流比增大，提禅段操作线斜率变小，该段的传质推动力增加，因此在一定的提儒段理论板数下，釜残液组成变小。反之，当回流比减小时，X。减小而X增大，使分离效果变差。参考文献1 潘鸿章.化学工艺学.高等教育出版社.2011： 127-1342 邹志云，于德弘.甲醇/水二元间歇精流塔的建模与先进控制.控制工程，2005, 12(4)： 360-388.3 王国为，

24、吴元欣，王存文，曾真.恒回流比间歇精流的最小回流比计算及其能耗分析.化学工报，2004, 55 (8) : 1285-12904 陈敏恒，从德滋，等.化工原理(下).北京：化学工业出版社，2002.5 李德华，赵小军，姚发业等.化工基础与实验.北京：高等教育出版社，2002. 76 张金利，郭翠梨.化工基础实验(第二版).北京：化学工业出版社，2006. 27 冯亚云，冯朝武，张金利.化工基础实验.北京：化学工业出版社，20028 武汉大学，复旦大学，兰州大学等校编著.化工基础实验.北京：高等教育出版社，2005致谢本学年论文是在导师李军湘老师的悉心指导下完成的，从论文的构思、研究的开展以

25、及结果分析都凝聚着老师的巨大心血和智慧。导师的宽广的胸襟、渊博的知识、严谨的治学态度、高瞻远瞩的学术眼光、开阔的学术视野、勇于创新的学术思想、对事业无私的精神给我留下了深刻的印象，深深地感染和激励着我。李军湘老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向李老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。正是由于老师的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们！最后，再次对关心、帮助我的老师和同学表示衷心地感谢！