精馏实验

精馏实验一、简答题1、电加热开关何时开启？精馏过程如何调节电压？待塔釜料液加好后，将加热电压调节旋钮全关，再开电加热开关，以免启动功率过大，烧坏电加热管。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达泡点时，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。2、其他条件都不变，只改变回流比，对塔性能会产生什么影响？3、进料板位置是否可以任意选择，它对塔的性能有何影响？4、为什么酒精蒸馏采用常压操作而不采用加压蒸馏或真空蒸馏？5、将本塔适当加高，是否可以得到无水酒精？为什么？6、为什么精馏开车时，常先采用全回流操作？精馏塔要保持稳定高效操作，首先必须使精馏塔从下到上建立起一整套与给定操作条件对应的逐板递升的浓度梯度和逐板递降的温度梯度。即使全塔的浓度梯度和温度梯度按需要渐变。所以，在精馏塔开车时，常先采用全回流操作，待塔内情况基本稳定后，再开始逐渐增大进料流量，逐渐减小回流比，同时逐渐增大塔顶塔底产品流量。7、精馏塔操作时，若精馏段的高度已不能改变，要提高塔顶产品易挥发组分的浓度，则采用什么方法？影响塔顶产品质量的诸因素中，影响最大而且最容易调节的是回流比。所以若需提高塔顶产品易挥发组分的浓度，常采用增大回流比的办法。8、精馏塔操作时，若提馏段的高度已不能改变，要提高塔底产品中难挥发组分的浓度，则采用什么办法？最简便的办法是增大再沸器上升蒸汽的流量与塔底产品的流量之比。（由7、8题可见，在精馏塔操作中，产品的浓度要求和产量要求是相互矛盾的，为此必须统筹兼顾，不能盲目地追求高浓度或高产量。一般是在保证产品浓度能满足要求以及能稳定操作的前提下，尽可能提高产量。此时提高产量的办法是在允许的范围内采用尽可能小的回流比和尽可能大的再沸器加热量。）9、精馏操作稳定的必要条件是什么？精馏操作中的传质过程是否稳定与塔内流体流动过程是否稳定有关。因为精馏操作中有热交换和相变化，所以传质过程是否稳定还与塔内传热过程是否稳定有关，因此精馏操作稳定的必要条件是：①维持进出系统的总物料量和各组分的物料平衡且稳定；②回流比稳定；③再沸器的加热蒸汽压或加热电压稳定，维持塔顶冷凝器的冷却水流量和进口温度稳定；④使塔系统与环境之间的散热情况稳定；⑤使进料的热状态稳定。10、如何判断精馏操作是否已经稳定？通常是观测监视塔顶产品质量用的塔顶温度计读数是否稳定，塔釜温度及回流流量（部分回流时回流比）是否稳定。11、开停工时冷凝器和再沸器操作顺序如何？开工时，务必先向冷凝器中通冷却水，然后再对再沸器加热。停工时，则先停止再沸器的加热再停止向冷凝器通冷却水。12、精馏实验结束时，何时关冷却水阀？为什么？待塔内无液体回流时即可管冷却水阀，以避免塔内的物料蒸汽外逸，造成环境污染、火灾或浪费。13、精馏塔顶全凝器冷却水的流量控制到何程度？为什么？塔顶全凝器冷却水的流量不宜过大，控制到使物料蒸汽能够全部冷凝且全凝器出口水温45℃以防结垢为宜。其目的一是为了节约用水，二是为了避免塔顶回流液的温度过低，造成实际的回流比偏离设计值或测量值。14、为什么填料精馏塔操作需要让塔达到液泛状态？目的是充分润湿填料，提高填料表面的利用率。15、测定全回流和部分回流总板效率或等板高度时各需测几个参数？取样位置在何处？测定全回流总板效率或等板高度时需要测塔顶及塔釜中易挥发组分的含量，即,DWxx,及塔顶、塔釜温度。测定部分回流总板效率或等板高度时需要测,,FDWxxx,进料温度、塔顶温度、塔釜温度及进料流量F、回流流量L、塔顶产品流量D。全回流在塔顶和塔釜取样，部分回流在塔顶、塔釜和进料口三处取样。16、在本实验室的精馏实验过程，打开回流阀，却没有回流，试分析原因并提出解决的方法。（1）可能回流阀开得太大，而冷凝回流液不足：应关小回流阀，检查冷却水是否正常，适当开大冷却水阀。（2）可能是回流管存在不凝性气体，应作排不凝性气体处理。17、精馏塔顶为何需要放空？排放出不凝气，以保证为常压精馏；另外也为了设备安全。18、塔身为何需要保温?因为塔内温度大于环境温度，塔体热损失造成塔内气相的冷凝，这种现象称为内回流，内回流轻则导致塔效率下降，重则塔顶将无产品，所以保温以减轻内回流。19、塔顶回流管为何使用U形管？塔顶回流管为正U形管，是防止塔顶蒸汽直接串入塔顶产品贮罐。20、全回流操作转为部分回流操作时，为何需要增加电加热功率？由全回流转为部分回流时，塔顶、塔釜均匀热物料采出，且加料板有冷物料加入，这样一定会破坏原来的热平衡，使上升气量下降，轻则导致漏液及板效率下降，重则塔顶将无产品。所以必须提高塔釜的加入功率，以保证有正常的上升蒸汽量。21、塔板效率受哪些因素影响？22、精馏塔操作中，塔釜压力为什么是一个重要操作参数，塔釜压力与哪些因素有关？23、板式塔气液两相的流动特点是什么？24、操作中增加回流比的方法是什么？能否采用减少塔顶出料量D的方法？25、精馏塔在操作过程中，由于塔顶采出率太大而造成产品不合格，恢复正常的最快、最有效的方法是什么？26、本实验中，进料状况为冷进料，当进料量太大时，为什么会出现精馏段干板，甚至出现塔顶既没有回流也没有出料的现象，应如何调节？27、其他条件不变，只改变回流比，对塔性能会产生什么影响？28、进料位置是否可以任意选择,它对塔性能会产生什么影响？29、为什么酒精～水系统精馏采用常压操作而不采用加压精馏或真空精馏？30、什么叫回流比？精馏中为什么要引入回流比？试说明回流的作用。能否根据实验装置情况，确定和控制回流比？全回流、最小回流比、实际回流比关系及特点？31、板效率是什么？32、精馏能采用填料塔做生产和实验设备吗？33．塔釜加热对精馏塔的操作参数有何影响？你认为塔釜加热量主要消耗在何处？你有何节能措施？34、精馏塔内气液接触不正常现象有哪些？如何影响板效率？气液接触不正常现象有漏液、液泡夹带、液泛等。塔板上的气、液流量是板效率的主要影响因素，在精馏塔内，液体与气体应有错流接触，但当气速较小时，上升气量不够，部分液体会从塔板开孔处直接漏下，塔板上建立不了液层，使塔板上气液两相不能充分接触，板效率下降；若上升气速太大，又会产生严重液沫夹带甚至于液泛，这样减少了气、液两相接触时间而使塔板效率下降，严重时不能正常运行。35、什么是灵敏板？如何确定灵敏板?随生产条件发生变化，某块或某几块塔板的温度或组成变化较大，这些塔板称为灵敏板。通常情况下，加料板上面一块板或下面一块板为灵敏板，上面一块板更多些。同一个塔，随着操作条件变化，灵敏板也可能变的。比如：回流比变小，灵敏板位置可能上移的。确定灵敏板，对精馏塔操作及控制是相当有帮助的。通常可以灵敏板温度的变化，预判精馏塔操作状态的变化，并作出相应的调整。36、何谓全回流？为什么精馏操作一开始总是采用全回流？37、由全回流该为部分回流操作时理论板数如何变化？全塔效率如何变化？38、塔釜加热情况对精馏的操作有什么影响？怎样保持正常操作？39、当回流比minRR时精馏塔是否还能进行操作？这时塔顶产品将发生什么变化？能进行操作，但不能达到分离要求。40、本实验是冷液进料，它与沸点进料相比，对精馏操作有什么影响？41、为什么要稳定塔釜液面？42、冷液进料对精馏操作有何影响？进料口如何确定？冷液进料有利于精馏操作，使塔顶轻组分浓度更高，塔底液相轻组分浓度更低。进料口应在塔内组成与进料组分最接近的地方。精馏实验问题2：1.查取进料液的汽化潜热时定性温度取何值？答：定性温度为进料液的泡点温度。2.如何判断塔的操作已达到稳定?答：回流比及塔顶温度稳定时，认为塔的操作已达到稳定。3.什么是全回流?全回流操作有哪些特点，在生产中有什么实际意义?答：塔顶上升蒸汽经冷凝后全部回流到塔内，这种方式称为全回流。此时塔顶产品D为零，F和W也均为零，即不向塔内进料，也不从塔内取出产品。无精馏段和提馏段之分，两段的操作线合二为一，R=∞。由于这种情况下得不到精馏产品，即生产能力为零，因此对正常生产无实际意义。但在精馏的开工阶段或实验研究时，多采用全回流操作，以便于过程的稳定或控制。4．压力对气液平衡有何影响？答：提高压力，则气液平衡温度随之升高，相对挥发度减小，反之亦然。所以一般在低压下平衡曲线偏离对角线愈远，即愈容易分离，可见低温有助于分离。5.如何确定精馏塔的操作压强？答：精馏按操作压强可分为常压精馏、减压精馏、加压精馏，工业生产中多采用常压蒸馏。对在常压下物系的沸点较高，或在高温下易发生分解、聚合等现象的物系（即热敏性物系），常采用减压精馏；物系的沸点较低，室温下物系为气态混合物，常采用加压蒸馏。6.比较精馏塔冷凝方式（全凝器冷凝和分凝器冷凝），它们有何特点和适用场合？答：全凝器冷凝：塔顶上升蒸汽进入冷凝器被全部冷凝成饱和液体，部分液体作为回流，其余液体作为塔顶产品。特点：便于调节回流比，但较难保持回流温度。因此该法流程较简单，工业上大多采用这种方式。分凝器冷凝：塔顶上升蒸汽先进入一个或几个分凝器，冷凝的液体作为回流或部分初馏产品；从分凝器出来的蒸汽进入全凝器，冷凝液作为塔顶产品。特点：便于控制冷凝温度，可提取不同组成的塔顶产品，但该法流程较复杂。7.进料量对精馏塔板层数有无影响？为什么？答：没有影响。由图解法很容易得到，影响理论板的直接因素有气液平衡关系、进料轻组分含量及进料热状态、回流比和塔顶塔底组分含量，而与进料量无关。8.通常，精馏操作回流比R=(1.1~2.0)Rmin，试分析根据哪些因素确定倍数的大小。答：适宜的R应通过经济衡算确定。操作费用和投资费用最小的回流比为最佳回流比。设计中回流比为最小回流比的倍数由设计者选定，从能耗考虑取下限，难分离物系宜选上限。精馏中R时重要的调控参数，其值与产品质量和生产能力密切相关。9.影响精馏操作的主要因素由哪些?它们遵循哪些基本关系？答（1）物系特性和操作压强；（2）生产能力和产品质量；（3）回流比和进料热状态；（4）塔设备情况，包括实际板数、加料位置、全塔效率；（5）再沸器和冷凝器的热状态。遵循的基本关系：（1）相平衡关系；（2）物料衡算关系；（3）理论板数关系；（4）塔效率关系；（5）热负荷关系。10.比较精馏塔加热方式（直接蒸汽加热和间接蒸汽加热），它们有何特点和适用场合？答：精馏的加热方式可分为直接蒸汽加热和间接蒸汽加热两种，工业上多采用前者。当F、Fx、q、R、Dx、D相同时，两种加热方式的精馏段操作线位置相同，提馏段操作线也是斜率相同的直线，但两者端点不同。对于间接蒸汽加热，端点在对角线上对直接蒸汽加热，端点在x轴上，直接蒸汽加热法较间接蒸汽加热法理论板数稍多。当欲分离的物系为水和易挥发组分的混合液时，宜采用直接蒸汽加热方式，这样可节省再沸器，提高传热速率，但由于精馏中加入水蒸汽，使从塔底排出的水量增加，若馏出液组分一定，则随釜液损失的易挥发组分增多，使其回收率减少，若保持相同的回收率，必须降低塔釜组成，这样提馏段理论塔板数就会相应增加。精馏实验问题3：⑴在求理论板数时，本实验为何用图解法，而不用逐板计算法？答：相对挥发度未知，而两相的平衡组成已知。⑵求解q线方程时，Cp，m，γm需用何温度？答：需用定性温度求解，即：Cp，m的定性温度为原料温度与原料组成下泡点温度的平均值，γm的定性温度为原料组成下泡点温度。⑶在实验过程中，发生瀑沸的原因是什么？如何防止溶液瀑沸？如何处理？答；①初始加热速度过快，出现过冷液体和过热液体交汇，釜内料液受热不均匀。②在开始阶段要缓慢加热,直到料液沸腾，再缓慢加大加热电压。③出现瀑沸后，先关闭加热电压，让料液回到釜内，续满所需料液，在重新开始加热。⑷取样分析时，应注意什么？答：取样时，塔顶、塔底同步进行。分析时，要先分析塔顶，后分析塔底，避免塔顶乙醇大量挥发，带来偶然误差。⑸写出本实验开始时的操作步骤。答：①预热开始后，要及时开启塔顶冷凝器的冷却水，冷却水量要足够大。②记下室温值，接上电源，按下装置上总电压开关，开始加热。③缓慢加热，开始升温电压约为40～50伏，加热至釜内料液沸腾，此后每隔5～10min