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筛板塔精馏实验装置实验目的与操作方法

筛板塔精馏实验装置是精馏实验的教学设备。对于化工原理精馏实验而言,实验目的为:

1.了解筛板精馏塔及其附属设备的基本结构,掌握精馏过程的基本操作方法。

2.学会应用酒精比重计测量酒精浓度的方法。

3.学习测定精馏塔全塔效率的实验方法。

其中实验的重点和难点在于通过掌握精馏过程的基本操作,计算出精馏全塔效率。从实验原理引导学生逆向倒推实验中需要涉及到的数据。通过需要采集的实验数据逆向倒推需要进行的实验操作以及需要的药品器材等。全塔效率简单地反映了整个塔内塔板的平均效率,说明了塔板结构、物性系数、操作状况对塔分离能力的影响。对于塔内所需理论塔板数NT,可由已知的双组分物系平衡关系,以及实验中测得的塔顶、塔釜出液的组成,回流比R和热状况q等,用图解法求得。大量的研究发现,学生的认知策略与其元认知水平的发展有关。善于灵活运用多种策略去达到特定的学习目标的学生,往往具有较强的元认知能力,并善于控制冉已的学习过程。精心选择认知策略,以适合不同年龄的学生,才能达到事半功倍的作用。比如在实验中,引导学生通过精馏实验的两个阶段:全回流和部分回流阶段,需要获得镏出液、釜残液、原料液的基本参数,如温度,实测酒精浓度,乙醇摩尔分数等。

筛板塔精馏实验装置的操作说明:

(一)首先进行全回流操作

1.将塔釜、换热器以及贮罐内溶液转移至塑料桶内,调整其浓度为15%~20%(酒精的体积百分比,20℃),再加入贮罐内,打开进料管路阀门,开启进料泵,将料液加入釜中,至釜容积的2/3处。

2.关闭塔身进料管路上的阀门和进料泵,启动电加热管电源,使塔釜温度缓慢上升。

3.打开塔顶冷凝器的冷却水,调节合适冷凝量,调节回流比控制器,使整塔处于全回流状态。4.当塔顶温度、回流量和塔釜温度稳定后,获得塔顶馏出液和塔底釜残液数据。

该步骤中学生需要习得酒精比重计的使用方法,当分别取塔顶馏出液和塔底釜残液,用酒精比重计进行检测,同时需要学会酒精溶液应该如何修订,通过《酒精溶液温度修正表》换算出换算得出20℃的酒精度,并进而计算出塔顶摩尔浓度XD和塔釜摩尔浓度XW。

(二)其次进行部分回流操作:

1.待塔全回流操作稳定时,打开进料管路阀门,开启进料泵,调节进料量至适当的流量,将料液加入釜中。

2.当塔釜与贮罐间管路显示有釜液采出时,调节回流比R(R=1~4)。

3.)当塔顶温度、回流量和塔釜温度稳定后,分别取塔顶浓度XD和塔釜浓度XW,用酒精比重计进行检测,并通过《酒精溶液温度修正表》换算出换算得出20℃的酒精度,并进而计算出塔顶摩尔浓度XD和塔釜摩尔浓度XW。

4.记录原料的进口温度T℃,确定加料热状态参数q。

(三)全部数据测定完毕后,应先切断加热电源、关闭进料泵和进料阀门、关闭仪表电源及总电源,待塔顶蒸汽已全部冷凝完后,方可关闭冷却水阀门,并打开放空管,所取样剩余液体应倒入回收桶内,严禁随地乱倒,防止酒精蒸汽着火燃烧。

(四)注意事项

1.塔顶放空阀一定要打开,否则容易因塔内压力过大导致危险。

2.料液一定要加到设定液位2/3处方可打开加热管电源,否则塔釜液位过低会使电加热丝露出干烧致坏。

3.部分回流时,一定要塔釜与贮罐间管路显示有釜液采出时,才进行回流比的调节。

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