化工原理实验报告（正文） - 例3吸收(4)

南京工业大学化工原理实验报告 - 16 -

（8）待塔操作稳定后，读取各流量计的读数及通过温度数显表、压力表读取各温度、压力，通过六通阀在线进样，利用气相色谱仪分析出塔顶、塔底气相组成； （9）改变水流量值，重复步骤（6）（7）（8）。

（10）实验完毕，关闭CO2钢瓶总阀，再关闭风机电源开关、关闭仪表电源开关，清理实验仪器和实验场地。

3）注意事项

（1）固定好操作点后，应随时注意调整以保持各量不变。

（2）在填料塔操作条件改变后，需要有较长的稳定时间，一定要等到稳定以后方能读取有关数据。

五、 数据记录及数据处理

1) 将原始数据列表。

实验装置：1#； 操作压力115.0kPa

V1气量V2水量L/h 塔底wt % 塔顶wt % T1气温 T2液温 m3/h 2.0 800 3.7078 2.2652 21℃ 17℃ 2） 列出实验结果与计算示例。 计算结果

塔底气相组成： mol %；塔顶气相组成： mol %； 液相总传质单元数： ；

液相总传质系数： Kmol/(m3/h)

数据处理：

1. 根据液相温度查附录7得：E＝1.36×105kPa，则m=E/P=1342.15 2. H= (L/Kxa )×NOL

3. 设x2=0，21℃的空气的密度ρ＝1.205kg/m3，17℃的水的密度ρ＝998.65kg/m3

则：

A?V液体?水LmG?mMH2O

?0.09948V气体?空气M平均G(y2-y1)=L(x2-x1) 则x1=

NOL?11?Aln[(1?A)y1?mx2y1?mx1?A]=

4. 已知：填料层总高度1950mm，塔径91mm 则：塔截面S＝6.5×10-3 m2

液体通过塔截面的摩尔流量L＝ kmol/(m2h)； 液相总传质系数Kxa=(L×NOL)/H= kmol/(m3h)

实验七 精馏实验

实验日期： 一、实验目的

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1．掌握全回流时板式精馏塔的的全塔效率、单板效率及填料精馏塔等板高度的测定方法。 2．熟悉精馏塔的基本结构及流程。

二、基本原理

蒸馏单元操作是一种分离液体混合物常用的有效方法，其依据是液体中各组分间挥发度的差异。它在石油化工、轻工、医药等行业有着广泛的用途。在化工生产中，我们把含有多次部分汽化与冷凝且有回流的蒸馏操作称为精馏。本实验采用乙醇—水体系，在全回流状态下测定板式精馏塔的全塔效率ET、单板效率EM及填料精馏塔的等板高度HETP。 1 全塔效率ET

板式精馏塔的全塔效率定义为完成一定的分离任务所需的理论塔板数NT与实际塔板数NP之比。在实际生产中，每块塔板上的汽液接触状况及分离效率均不相同，因此全塔效率只是反映塔内全部塔板的平均分离效率，计算公式如下：

ET=NT/NP （1） 当板式精馏塔处于全回流稳定状态时，取塔顶产品样分析得塔顶产品中轻组份摩尔分率XD，取塔底产品样分析得塔底产品中轻组份摩尔分率XW，用M.T.作图法求出NT，而实际塔板数已知NP=16，把NT代入（1）式即可求出全塔效率ET。 2 单板效率Em

全塔效率只是反映了塔内全部塔板的平均效率，所以有时也叫总板效率，但它不能反映具体每一块塔板的效率。单板效率有两种表示方法，一种是经过某塔板的气相浓度变化来表示的单板效率，称之为默弗里气相单板效率EmV，计算公式如下：

EmV?yn?yn?1yn?yn?1* (2)

式（1）中yn为离开第n块板的汽相组成，yn+1为离开第(n+1)块板的汽相组成，yn*为与离开第n块板液相组成xn呈平衡的汽相组成，以上汽、液相浓度的单位均为摩尔分率。因此，只要测出xn、yn、yn+1，通过平衡关系由xn计算出yn*，则根据式（1）就可计算默弗里气相单板效率EmV。

单板效率的另一种表示方法为经过某块塔板液相浓度的变化，称之为液相默弗里单板效率，用EmL来表示，计算公式如下： EmL?xn?1?xnxn?1?x*n （3）

式（2）中，xn-1为离开第n-1板的液相组成，xn为离开第n板的液相组成，xn*为与离开第n板汽相组成yn呈平衡关系的液相组成，以上汽、液相浓度的单位均为摩尔分率。因此，只要测出xn-1、xn、yn，通过平衡关系由yn计算出xn，则根据式（2）就可计算默弗里液相单板效率EmL。

3 填料塔等板高度HETP

*

南京工业大学化工原理实验报告 - 18 -

填料塔的等板高度HETP是指与一块理论塔板的分离效果相当的填料层高度。HETP的大小取决于填料的种类、材质与尺寸，还与塔设备的结构、尺寸、被分离体系的物性及塔操作条件等因素有关。等板高度的计算公式如下：

HE

T

（4）

式（4）中H为填料层高度1.0m, NT为全回流或部分回流时的理论板数。本实验在全回流状态下测定塔顶产品轻组分含量XD和塔底产品轻组分含量XW，用M.T.图解法求出填料塔在全回流状态下的理论板数NT，或在部分回流下测定进料中轻组分含量XF、进料温度TF,、塔顶产品中轻组分含量XD、回流比R及塔底产品轻组分含量XW，用M.T.图解法就可求出部分回流时的理论板数NT。把H和两种状态下的NT代入公式（4），即可算出全回流和部分回流状态下的HETP。

三、实验装置与流程

1的底部，5产生的12计量后进入全凝器○ 冷却水经转子流量计○然后从上部流出。由塔釜○蒸汽穿过塔内的塔板或填料层后到达塔顶，蒸汽全凝后变成冷凝液经集液器的侧线管流入回2，一部分冷凝液回流进塔，一部分冷凝液作为塔顶产品去贮槽2。原料从贮槽流比控制器○

6由进料泵○7输送至塔的侧线进料口。塔釜液体量较多时，电磁阀○10会启动工作，釜液就会○

9。 自动由塔釜进入贮槽○

画图

四、 实验步骤与注意事项

4加入塔釜，液位处于1．配制乙醇质量百分数为20%的乙醇水溶液。配制后，从加料漏斗○

玻璃液位计的2/3高度处，并打开塔顶放空阀。注意，釜液位不能过低，否则电加热器会烧坏。

2．调节冷却水流量。调节冷却水进口阀，使水流量稳定在500L/h左右。

3．接通电源。接通控制面板上的仪表电源，接通塔釜电加热器电源，手动调节电压，刚开始加热电压可高些如200~220V，等塔釜温度稳定在九十几度也即釜温接近泡点时，电压降至100~120V左右，注意加热电压不能太高，否则会出现淹塔现象。

4取样分析．当全回流出现并稳定20分钟后，此时塔顶温度、塔釜温度及各测温点的温度3取样口取塔顶产品样送色谱分析室分析乙醇含量不再发生变化，全回流处于稳定状态，从○8取样口取塔釜产品样送色谱分析室分析乙醇含量XW。 XD，从○

据记录及数据处理

实验装置 号， 实验数据：

全回流塔顶XD = 93.07% ( 质量分数)；

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塔顶XW = 1.634% (质量分数)

冷凝水量＝ L/h

回流量＝ L/h 塔顶温度＝ ℃ 塔釜温度＝ ℃

实验结果：

Nt = ；

E = 或HETP =

将实验测得塔顶产品组成XD和残液组成XW换算成摩尔百分比：

XD＝**%（摩尔百分比）

XW＝***%（摩尔百分比） 用图解法求得理论板数NT。

本实验的1、2号不锈钢筛板塔的实际塔板数NP＝***块，则全塔效率EP＝NT/NP 本实验的3、4号填料塔的填料层高度H＝***m，则等板高度HEPT＝H/NT

实验八 干燥速率曲线测定实验

实验日期： 一、实验目的

1．测定在恒定干燥条件下的湿物料的干燥曲线、干燥速率曲线及临界含水量X0； 2．了解常压厢式干燥器的基本结构，掌握厢式干燥器的操作方法。

二、基本原理

干燥单元操作是一个热、质同时传递的过程，干燥过程能得以进行的必要条件是湿物料表面所产生的湿分分压大于干燥介质中湿分的分压，两者分压差越大，干燥推动力就越大，干燥就进行得越快。本实验是用一定温度的热空气作为干燥介质，在恒定干燥条件下，即热空气的温度、湿度、流速及与湿物料的接触方式不变，当热空气与湿物料接触时，空气把热量传递给湿物料表面，而湿物料表面的水分则汽化进入热空气中，从而达到除去湿物料中水份的目的。

当热空气与湿物料接触时，湿物料被预热并开始被干燥。在恒定干燥条件下，若湿物料

南京工业大学化工原理实验报告 - 20 -

表面水份的汽化速率等于或小于水份从物料内部向表面迁移的速率时，物料表面仍被水份完全润湿，与自由液面水份汽化相同，干燥速率保持不变，此阶段称为恒速干燥阶段或表面汽化控制阶段。

当物料的含水量降至临界湿含量X0以下时，物料表面只有部分润湿，局部区域已变干，水份从物料内部向表面迁移的速率小于水份在物料表面汽化的速率，干燥速率不断降低，随着干燥过程的继续进行，物料表面逐渐变干，汽化表面逐渐向内部移动，物料内部水份迁移速率不断降低，直至物料的水含量降至平衡水含量X*时，干燥过程便停止。这一阶段称为降速干燥阶段或内部扩散控制阶段。

干燥速率是指单位时间、单位干燥表面积上汽化的水份质量，计算公式如下： u??GcdXAd??dWAd? kg/(m2·s) (1)

由式（1）可知，只要知道绝干物料质量Gc(kg)、干燥面积（m2）、单位干燥时间dτ（s）内的湿物料的干基水含量的变化量dX(kg水/kg干料)或湿物料被干燥的水份dW(kg),就可算出干燥速率u。在实际处理实验数据时，一般将式（1）中的微分(dW/dτ)形式改为差分的形式(Δw/Δτ)更方便。

三、实验装置与流程

1送入管道○2，经孔板流量计○3计量后由电加热器○4预热至一定的温度， 冷空气由风机○

6进入干燥室干燥湿毛毡○8，然后经蝶阀○11排入大气。 由气流均布器○

7和智能数字显示○10仪显示出来。 干燥过程中，湿毛毡失去的水份量由称重传感器○

画图

四、实验步骤与注意事项

1。 1．接通总电源，启动风机○

4加热空气，要求干燥室内2．将空气加热到恒定温度。接通仪控柜的电源，接通电加热器○

空气的干球温度稳定在70℃。注意，必须先开风机后开电加热器，否则电加热器会烧坏。 8加了15~18g水，若此时干燥室温度稳定在70℃，则将湿毛毡非3．放入湿毛毡。将毛毡○

8上，常小心地放置在称重传感器○千万不能用力向下压，因为称重传感器的最大负荷为200g, 稍为受力称重传感器便会损坏。

4．每隔1分钟记录一次时间和失水量，每隔5分钟记录一次干球温度和湿球温度，待毛毡恒重即失水重量不再变化时，关闭电加热器，关闭仪表电源，十分小心地取下毛毡。 5．关闭风机，切断总电源。

五、数据记录及数据处理

实验装置 号，

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