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筛板塔精馏过程实验

一、实验目的

(1)了解筛板精馏塔及其附属设备的基本结构，掌握精馏过程的基本操作方

法。

(2)学会判断系统达到稳定的方法，了解精馏塔温度分布的规律，掌握用气

相色谱仪测定液体组成的方法。

(3)学习精馏塔全塔效率的测定方法。

二、实验原理

1.理论板概念

塔板是上升蒸气与下降液体进行传热和传质过程的场所。塔板上所发生的传

递过程十分复杂，很难用简单的方法描述。

为了描述塔板上的传递过程，对塔板上的过程进行简化处理是必要的。故此，

引入一个被称为“理论板”的理想化塔板模型。理论板是指塔板上各处的液相组

成均匀一致，离开该板的气液两相互呈平衡。在理论板上气液两相皆充分混合，

各自组成均匀，塔板上不存在传热、传质过程的阻力，也就不存在温度差和浓度

差。这样，就可以暂时不去考虑塔板上十分复杂的传递过程。离开塔板的气、液

两相达平衡的含义是指两相温度相等、组成相互平衡。

2.全塔效率E

T

精馏塔的设计首先需要求完成分离任务所需的理论板数，然后，通过类

似塔实际测定，或是通过经验方法（包括计算机模拟）得到全塔效率的数值，

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再求出精馏塔需要的实际塔板数。因此，全塔效率的测定是精馏塔设计中具

有实际意义的工作。

全塔效率又称总板效率，是指达到指定分离效果所需理论板数与实际板数的

比值，即

式中，完成指定分离任务所需的理论塔板数（包括蒸馏釜）；

完成指定分离任务所需的实际塔板数。

全塔效率与塔板结构、物性系数、操作状况等因素有关。

全回流下所需理论塔板数，可由已知的双组分物系的相平衡关系，以及

实验中测得的塔顶馏出液组成、塔釜液的组成，用图解法求得。

3.图解法计算理论板数

精馏在全回流操作时，操作线在图

上为对角线，如图所示。从塔顶

作水平线交于平衡线，即使用了一次平

衡关系。然后过平衡线上的交点作垂线

交于对角线，也就是使用了一次操作关

系。依此循环，直到在平衡线上读出的

液相组成x小于塔釜的组成。如图，

使用了5次平衡关系就是5块理论塔板

（包括塔釜），就有。

三、实验装置

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本实验装置的主体设备是筛板精馏塔，配套的有加料系统、回流系统、产品

出料管路、残液出料管路、进料泵和一些测量、控制仪表。见附图。

实验在常压下进行。

四、实验方法

本实验为全回流下的精馏塔操作实验。特点是原料液一次加入塔釜，然后关

闭进料及出料的阀门，回流管路的阀门全开。

(1)配制浓度10%~20%（体积百分比）的乙醇-水原料液，加入贮罐（图中

未编号）。打开进料管路上的阀门，用进料泵将料液打入塔釜，至釜容积的2/3

处（由塔釜液位计可观察）。加料由实验室的老师完成，同学只需检查液位。

注意：料液一定要加到液位计量程的2/3处方可打开加热管电源，否则塔釜液位过低会

使电加热丝露出干烧致坏。

(2)关闭塔身进料管路上的阀门，取原料液样品（此时为塔釜液）。样品用

气相色谱仪分析，如果乙醇的摩尔分数0.033（相当于体积分数10%），则应要

求老师补充乙醇。不补充的后果可能是最终测不出x値。

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注意：取样前应先将取样口内积存（不能流动部分）的液体放至烧杯，倒入原料液贮罐

的接液口。放液量不可过多，否则中途补料将使实验前功尽弃。

(3)启动电加热管电源，调节加热电压至适中为止，使塔釜温度缓慢上升；

随即打开塔顶冷凝器