李春鵬金麗軍
（瀋陽化工學院，材料學院高分子材料0406，110142）
摘要精餾是分離均相混合液的重要方法之一，化工生產中常用的精餾裝置主要有填料塔和板式塔兩大類，本文主要研究的是用板式塔中的篩板塔分離乙醇——水二元混合物，根據不同操作條件即精餾塔全回流和部分回流（r=3,r=5）條件下，確定理論塔板數，進而由公式et=nt/np*100％確定塔效率。結論：加熱電壓為121v的全回流條件下塔效率為82.
86％，加熱電壓為129v的全回流條件下塔效率為97.14％；r=3時，塔效率為98.14％，r=5時，塔效率為95.
14％。
關鍵字：精餾乙醇——水塔效率回流比
ethanol——water distillation tower efficiency of the different operating process
lichunpeng jinlijun
(shenyang insitiute of chemical technology, polymer material 0406 of school of material science and engineering 110142 )
abstract
distillation is one of the important ways of the separation of the mixture，chemical production equipment used in the main distillation towers is two kinds . this ***** studies the plate tower is the sieve tower ethanol -- water mixtures . under the distillation of the entire return and return (r = 3, r = 5) conditions .
identified a number of theoretical plates ,by et=nt/np*100％ to determine the efficiency of tower , conclusion: when heating voltage is 121 v under the conditions of total reflux, the tower efficiency is 82.86% ,when it is 129 v , the tower efficiency is 97.
14%, when r=3 , the tower efficiency is 98.14%,and when r=5 , the tower efficiency is 95.14%
keywords ：distillation ethanol -- water tower efficiency reflux ratio
一引言蒸餾是借助液體混合物中各組分的揮發性的不同而進行分離的化工單元操作，若將混合物加熱到沸騰（只令其部分汽化），沸點低的組分（易揮發組分或輕組分）在氣相中的濃度比在液相中的濃度要高，沸點高的組分（難揮發組分或重組分）在液相中濃度比在汽相中的高。同理，混合物的蒸氣部分冷凝，則冷凝液中難揮發組分的濃度要比汽相中高，反之亦然。精餾是多次進行部分汽化或冷凝以後，最後可以在汽相中得到較純的易揮發組分，在液相中得到較純的難揮發組分的過程[1]。
研究精餾塔的分離效率，是當前傳質與分離研究的熱點[2]本文主要研究的是用板式塔中的篩板塔分離乙醇——水二元混合物，根據不同操作條件即精餾塔全回流和部分回流（r=3,r=5）條件下，確定理論塔板數，進而確定塔效率。分析影響塔效率的因素，繪圖得出結論。
二實驗部分
1 實驗所用的儀器藥品
表2.1 實驗原料
表2.2 實驗儀器裝置
2 實驗原料的性質
乙醇（ch3ch2oh或c2h5oh）：無色、透明，具有特殊香味的液體（易揮發），密度比水小，能跟水以任意比互溶（一般不能做萃取劑）。是一種重要的溶劑，能溶解多種有機物和無機物。
外觀與性狀： 無色液體，有酒香。 熔點(℃)：
-114.1 沸點(℃)：78.
3 相對密度(水=1)：0.79 相對蒸氣密度(空氣=1)：
1.59 飽和蒸氣壓(kpa)：5.
33(19℃)。
水（h2o）：在常溫常壓下為無色無味的透明液體。水通常多是酸、鹼、鹽等物質的溶液，習慣上仍然把這種水溶液稱為水。
水是一種可以在液態、氣態和固態之間轉化的物質。在20℃時，水的熱導率為0.006 j/scmk，冰的熱導率為0.
023 j/scmk，水的密度在3.98℃時最大，為1×103kg/m3，溫度高於3.98℃時，水的密度隨溫度公升高而減小，在0～3.
98℃時，水不服從熱脹冷縮的規律，密度隨溫度的公升高而增加。水在0℃時，密度為0.99987×103 kg/m3，冰在0℃時，密度為0.
9167×103 kg/m3。
3 實驗流程
4 實驗中相關公式
(1) 精餾塔總板效率[3]
et=nt/np*100％
nt——精餾塔理論塔板數
np——精餾塔實際塔板數
（2）精餾塔部分回流時，進料熱狀況引數（q值）
q= (cpm*(tbp-tf)+rm)/rm
tf ——進料溫度 ；℃
tbp ——進料泡點溫度；℃
cpm ——進料液體在平均（tf+ tbp）/2的比熱；kj*kmol-*℃-
rm ——進料液體在其組成和泡點溫度下的汽化潛熱；kj/kmol
cpm =cp1m1x1+ cp2m2x2 kj*kmol-*℃-
rm =r1m1x1+ r2m2x2 kj/kmol
cp1, cp2——純組分1和2在平均溫度下的比熱；kj*kg-*℃-
r1, r2——純組分1和2在泡點溫度下的汽化潛熱；kj*kg-
m1，m2——純組分1和2的質量；kg/ kmol
x1，x2——純組分1和2在進料中的分率
（3）質量濃度與折光指數的關係（30℃）
w=31.9425n-42.5565
w——質量濃度
n——折光指數
（4）摩爾濃度
x=n1/(n1+n2)
x——摩爾濃度
n1——組分1的物質的量濃度
n2——組分1的物質的量濃度
(5) q線方程
y=qx/(q-1)-xf/(q-1)
三結果與討論
表3.1 全回流條件（1）下精餾塔原始資料表
表3.2 全回流條件（2）下精餾塔原始資料表
表3.3 進料條件（1）下精餾塔原始資料表
表3.4 進料條件（2）下精餾塔原始資料表
表3.5 全回流條件下精餾塔資料處理表
表3.6 部分回流條件下精餾塔資料處理表
板式塔的分離效率主要全塔效率（塔效率et），影響塔效率et的因素很多，主要有操作因素，裝置因素和物係因素三類[4]。某塔在不同操作條件得出的塔效率，只能代表該次試驗的全部條件同時存在時的全塔效率的值。當塔的結構因素固定，物係相同，影響的最主要因素是操作因素，而回流比是諸多操作因素最主要的影響因素，當精餾塔全回流操作時，理論塔板數最少，當改變回流比會對塔效率產生影響[5]。
板式塔的分離效率的研究是當今傳質與分離研究的熱點問題，國內外在精餾領域的研究出現了許多科研成果和全新的研究方向，已經由二組分分離向多組分分離發展，出現了許多像催化精餾，加鹽精餾等新課題，對這些精餾過程塔效率的研究已經成為研究焦點[6]。
圖3.1乙醇-水t-x-y
圖3.2 條件1全回流條件下理論塔板數圖
圖3.3 條件1全回流條件下理論塔板數圖
圖3.4回流比r=3條件下理論塔板數圖
圖3.5回流比r=5條件下理論塔板數圖
四結論1.加熱功率不同，精餾塔的分離效率（塔效率）不同，不同操作方式的精餾塔的塔效率不同。
2. 全回流操作時，加熱電壓為121v的全回流條件下塔效率為82.86％，加熱電壓為129v的全回流條件下塔效率為97.14％。
3.不同回流比時，塔效率不同，r=3時，塔效率為98.14％，r=5時，塔效率為95.14％。
參考文獻
[1] 陳敏恒等.化工原理.下冊.第二版。北京：化學工業出版社，2000
[2] 劉家祺等.化工傳質與分離過程. 北京：化學工業出版社，1995
[3] 王志愧等.化工原理.第三版.北京：化學工業出版社，2004
[4] 蘭州石油機械研究所.現代塔器技術.北京：烴加工出版社，1990
[5] 劉家祺等.分離過程. 北京：化學工業出版社，2002
[6] 肖劍，劉家祺.化工進展.1999，18（2）：8
致謝感謝材料學院的科研導論課程教學的四位教授（葛鐵軍，張秀斌，趙立群，張永明）給了我這次科技**實際寫作的機會。感謝四位老師對我在**寫作上和科技文獻檢索的理論指導，四位老師淵博的知識，高尚的人品，對學生教誨有方，都給我留下了深刻的記憶，激勵我完成**，感謝化工原理實驗的指導教師對我的實驗指導，感謝我的同學張蘇在**細節和格式上的幫助。我一定會珍惜這次機會，把**按要求完成。
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