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GUN-110

时间:2020-05-26 00:47  编辑:余庆大学

GUN-110

超重力精馏试验方案

实验目的:

研究折流式超重力精馏机在不同操作条件下(转速、回流液量及回流比)的改变对传质性能的影响;寻找一定产品浓度条件下的超重力精馏机的最大产量、操作条件及过程参数

试验流程及说明:

试验在三层折流旋转床内进行,每层各装有10个静圈和10个动圈,设置2个进料口,分别进料1对应上1层为精馏段,下2层为提留段;进料2对应上2层为精馏段,下1层为提留段,以适应不同的进料状态,试验流程见图1。由再沸器产生的蒸汽从折流旋转床的切向进口进入下层转子,在床内沿折流路径通过高速转子,从下层转子中心离开进入上一层转子外缘,经过同样的折流路径进入最上一层转子,最后从中心离开,通过出汽管进入塔顶冷凝器冷凝;部分冷凝液作为回流,经过转子流量计计量后,从回流管进入上层转子,经静盘中心处的导流管均匀分布于动盘内圈,在转子内与蒸汽逆流接触后被甩出转子,经旋转床的外壳收集后由导流管引入下层转子中心,最后从下层转子甩出,由出料管进入塔底再沸器,部分气化回流;另一部分冷凝液作为产品经转子流量计计量后进入产品储槽;原料从高位槽下来经转子流量计计量后进入1、2层(或2、3层,根据进料状态决定)转子中间,残液从再沸器的液封管自动溢出,旋转床的转速由电机变频器调节。

主要实验设备及仪器

3层立式折流旋转床1台:3层转子,按等同截面积设计,静圈最外层高度70mm,共10圈;动圈最外层高度75mm,整个转子厚度95mm;尺寸见下表

层号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

静圈高度mm

70

70

69

69

68

67

66

64

61

55

静圈直径mm

750

713

674

633

589

541

488

430

361

277

动圈高度mm

75

75

74

73

73

71

70

67

64

54

动圈直径mm

732

694

654

611

565

515

460

397

322

222

再沸器一只,20m2

冷凝器一只,25m2

储罐二只,容积1.5m3

玻璃温度计二只,精度0.1℃,一只量程0~150℃,另一只0~100℃

调速防爆电机一台,型号YB132M-4,防爆等级dⅡAT2,功率7.5kW

变频器一台:DZB系列,11Kw,调频范围0~50Hz

手持数字测速仪一台,型号SZG441A,量程10~99999r/min

玻璃转子流量计四台,LZB-15,量程50~500L/h,一台;量程100~1000L/h,两台;150~1500一台

U型差压计一支,精确到1mm,水做指示剂

气相色谱仪一台,型号LAPC2000-64

实验内容

本实验采用乙醇-水系统在全回流及部分回流操作条件下对折流式超重力旋转床传质性能进行研究,影响折流式超重力旋转床传质性能(传质效率即理论板数)的参数主要有三个:液量、转数和回流比,实验采用固定其中两个参数,改变另一个的方法进行研究。

A、全回流条件下,一定的回流液量下,用调频器调节转数,测定转数对传质效率的影响

B、全回流条件下,一定的转数下,调节回流液量,测定回流液量对传质效率的影响

C、部分回流条件下,一定回流比下,一定回流液量下,测定转数对乙醇浓度的影响

D、部分回流条件下,一定回流比下,一定转数下,测定液量对乙醇浓度的影响

E、部分回流条件下,一定液量下,一定转数下,测定回流比对乙醇浓度的影响

F、改变进料浓度,测定不同操作条件下(液量、转数、回流比)对乙醇浓度的影响

实验过程要测定的主要数据有

LAPC2000-64气相色谱仪分析冷凝器出口和再沸器中的乙醇水溶液浓度

手持式数字测速仪测定旋转床的转数

温度计测定旋转床出口管中蒸汽的温度及再沸器中液体的温度

转子流量计计量回流液、料液及产品的流量

用U管压差计计量旋转床的总压降

实验步骤

1、打开电机电源、打开调频器电源、启动折流式旋转床,调节调频器将转子固定在一定的转速下

2、打开冷凝器的进出口阀门,让冷却水进入冷凝器

3、打开蒸汽阀门加热再沸器中的乙醇水溶液

调节蒸汽阀门,控制一定的回流量,待系统稳定半小时后,取塔顶冷凝液及再沸器内的乙醇4、水溶液样品,分析溶液中乙醇的含量

5、调节调频器,重复步骤4,整个实验取3个转速

6、调节蒸汽阀门,改变回流量,重复步骤4、5整个实验取3个回流量

7、做完完全回流后,做部分回流,固定转速,固定原料和产品流量,调节蒸汽阀门控制回流量及回流比,待系统稳定后,取塔顶冷凝液和再沸器内的溶液,分析乙醇含量,然后再分别改变转速、回流量、回流比以及原料液浓度等操作参数

8、实验完毕后,关掉蒸汽阀门,等旋转床内的蒸汽全冷凝回流后,再关掉整个系统的水电

实验结果及讨论

1、理论板数的确定

采用乙醇水系统进行实验,可根据塔顶及塔底的的乙醇浓度,用图解法或逐板计算法得到理论板数,图解法误差比较大,故采用逐板计算法,通过计算机编程计算理论板数,塔釜视为一块理论板,计算过程中,乙醇水溶液的气液平衡关联式如下:

y=

式中x、y分别为液相和气相中乙醇的摩尔分率,α为乙醇水溶液的相对挥发度,乙醇水溶液为非理想溶液,其相对挥发度随浓度的变化而变化,采用下式:

x≤0.3时,α=

x≥0.3时,α=0.8938x

关联式的平均偏差0.75%,最大偏差5.9%

固定转速1000r/min,测定部分回流条件下的传质性能

转速nr/min

进料浓度XF,W%

进料量FL/h

回流量LL/h

产品量DL/h

回流比R

产品浓度XDW%

釜液浓度XWW%

1000

~40

400

320

160

2

1000

~40

800

640

320

2

1000

~40

1000

800

400

2

1000

~20

400

160

80

2

1000

~20

800

320

160

2

1000

~20

1000

400

200

2

1000

~10

800

160

80

2

1000

~10

1000

200

100

2

1000

~40

400

480

160

3

1000

~40

800

960

320

3

1000

~40

1000

1200

400

3

1000

~20

400

240

80

3

1000

~20

800

480

160

3

1000

~20

1000

600

200

3

1000

~10

800

240

80

3

1000

~10

1000

300

100

3

1000

~40

400

640

160

4

1000

~40

800

1280

320

4

1000

~40

1000

1600

400

4

1000

~20

400

320

80

4

1000

~20

800

640

160

4

1000

~20

1000

800

200

4

1000

~10

800

320

80

4

1000

~10

1000

400

100

4

分别调整转速为600r/min和400r/min,重复上述实验步骤

。

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