化工原理实验—精馏

板式精馏塔的操作与塔效率的测定

一、实验目的

(1)熟悉板式塔的结构及精馏流程；

(2)理论联系实际，掌握精馏塔的操作；

(3)学会精馏塔塔效率的测定方法。

二、基本原理

1．二元精馏过程的质量指标和操作变量

精馏塔的进料通常是前一工序或另一精馏塔的出料，为简化讨论，认为它稳定不变。

二元精馏过程的质量指标是塔顶塔釜的轻组分含量d x和w x。主要操作变量是塔顶采出率D和塔釜加热量Qh。

2．维持连续精馏过程稳定操作的条件

(1)根据进料量及组成、产品的分离要求，严格维持

物料平衡。

1）总物料平衡：塔的总进料量应恒等于总出料量。

即

F = D + W

当进料量大于出料量时，会引起淹塔；相反，出料量大于进料量时，会引起塔釜干料，最终都将破坏精馏

塔的正常操作。

2)各组分的物料平衡：在满足总物料平衡的情况下，应同时满足轻组分物料平衡。即

w d f Wx Dx Fx +=

由上述二式可知：为获得合格产品，必须保证一定的塔顶、塔釜采出率： w d w f x x x x F D --=和 F D F

W -=1 实际操作中，塔釜采出率W 一般是根据塔釜液位的高低来操作，而塔顶采出率D 的大小则直接影响着质量指标。

（2）精馏塔应有足够的分离能力。

在塔板数一定的情况下，正常的精馏操作要有足够的回流比，才能保证一定的分离效果，得到合格的产品。而回流比的大小是由塔内热量衡算所决定，其中，塔釜加热量Qh 是个十分重要的操作变量。

（3）精馏塔操作时，塔内应有正常的气液负荷量，避免发生以下不正常的操作状况：

1)严重的液沫夹带现象

上升气流将塔板上的液体的一部分带至上层塔板，这种现象称为液沫夹带。液沫夹带是一种与液体主流方向相反的流动，属返混现象，将使板效率降低。液流量

一定时，气速过大将引起大量的液沫夹带，严重时还会发生夹带液泛，破坏塔的正常操作。

2)严重的漏液现象

精馏塔内，液体与气体在塔板上应进行错流接触，但是当气速较小时，部分液体会从塔板开孔处直接漏下。这种液漏现象使气、液两相不能充分接触。严重的液漏将使塔板上不能持液而无法正常操作。

3）溢流液泛

因受降液管通过能力的限制而引起的液泛称溢流液泛。结构一定的精馏塔，随着汽液负荷的增大，或塔内某塔板的降液管有堵塞现象时，降液管内清液高度将不断增加，当降液管内液面升至溢流堰板上缘时，降液管内的液体流量为其极限通过能力，若液体流量超过此极限值后，板上开始积液，引起溢流液泛，最终会使全塔充满液体，破坏塔的正常操作。

3．如何判断塔内稳定操作的条件是否满足

（1）灵敏板温度

对于物料不平衡和分离能力不够所造成的产品不合格现象，早期可通过灵敏板温度的变化得到预测，及时采取相应的措施以保证产品的合格。图a是物料不平

衡时(采出率太大)时，全塔温度2分布的变化情况。图b 是分离能力不够时(回流比减小)时，全塔温度分布的变化情况。比较图a 和图b 可以看出，采出率太大或回流比太小时，灵敏板的温度均上升，但前者温度的上升是突跃式的，而后者则是缓慢式的；同时，前者塔顶和塔釜的质量指标中有一个是合格的，而后者则两个质量指标都不合格。据此特点可判别造成产品不合格的原因，并作相应的调整。

a.

w d w f x x x x F D --?时 b.回流比减小时

（2）塔釜压强

塔釜压强集中反映了塔内压力和气液负荷的情况。对常压塔而言，则反映了塔内气液负荷的情况，主要是塔板上的持液情况和上升蒸汽通过塔板的流动阻力。当塔釜压

强明显低于正常范围时，塔内可能出现了“漏液”；而当塔釜压强明显高于正常范围时，塔内可能出现了“严重液沫夹带”或“溢流液泛”。

4．几种典型不正常现象的处理方法

（1）由于物料不平衡而引起的不正常现象及调节方法

在操作过程中，要求维持总物料平衡是比较容易的，即F ＝D+W 。但要求在组分的物料平衡条件下操作则比较困难，有时过程往往处于不平衡的条件，即：

w f d Wx Fx Dx -≠ 以w f d Wx Fx Dx -?为例，在此情况下操作，显而易见，随着过程的进行，塔内轻组分大量流失，而重组分则逐步积累，使操作过程日趋恶化。其外观表现是：塔釜温度合格而塔顶温度逐渐升高，塔顶产品不合格而塔釜产品合格。造成的原因有：a ）塔顶采出率D 过大；b ）进料量或进料中轻组分含量下降。处理方法为：若因塔顶产品采出比例不当造成此现象时，可采用不变塔釜加热蒸量，减小塔顶采出，加大塔釜出料和进料量，使过程在w f d Wx Fx Dx -?下操作一段时间，以补充塔内的轻组分量。待塔顶温度逐步下降至规定值时，再调节操作参数使过程在下操作。如系进料组成变化，但变化不大而造成此