精馏塔效率的测定
北京理工大学 化学学院 董婧 1120102745
一、实验目的
1、熟悉板式精馏塔和填料精馏塔的结构、性能与操作。
2、掌握板式塔全塔效率及填料塔等板高度的测定方法。
3、了解精馏操作中各项操作因素之间的关系与相互影响。
二、实验原理
板式精馏塔连续稳态操作时涉及的基本参数有:F、D、W、xF、xD、xW、α、R、q、E、Np共计11个,操作中必然满足的基本关系有以下几方面:
①物料平衡:包括总物料与各组分的平衡,基本衡算式为:
式中:F、D、W— 进料,塔顶、塔底产品的摩尔流率,mol/ s
、— 进料,塔顶、塔底产品中轻组分的摩尔分率,无因次
上述参量中,只有4个独立变量,通常F、、D、W确定,则、唯一确定。
②相平衡:采用相对挥发度,则平衡方程为:
式中:α— 平均相对挥发度,无因次
③在分离效率E,分离程度、确定的前提下,操作回流比R与实际塔板数Np的对应;若人为改变操作参数从而引起回流比的改变,在分离效率与塔板数固定的前提下,必然引起塔两端产品浓度的改变。
④进料参数的固定,进料参数包括进料量F与进料浓度,进料的热状态参数q以及引入进料的位置,人为改变上述参数,必然破坏精馏塔已有的平衡,引起相应操作参数的改变,最终使塔建立新的平衡,从而改变分离效果。
除上述平衡外,精馏操作中还要满足热量的平衡,即塔底加热量与塔顶冷凝量的对应以及冷、热物料热量交换的平衡,在恒摩尔流假定的前提下,热量平衡与物料平衡是相互关联、相互制约的,在数学描述中可以不再单独考虑。
常用的精馏塔效率分为单板效率和全塔效率。
单板效率亦称作默弗里效率,反映塔板实际增浓度与理论板增浓度的差距,可分别以气相浓度和液相浓度表示,气相默弗里效率的定义为:
式中:— 分别为离开和进入第n块板的气流浓度
— 与离开第n板的液流浓度成平衡的气相浓度
…… …… 余下全文