❶ 跪求06和08年 中科院 化工原理 试题!!!!
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2007
一. 单选题(每题2.5 分,共25 分)
1.某流体在内径为D 的水平管中平稳流动,当该流体以相同的体积流量通过等长的内径
为0.5D 的水平管时,如果流动为完全湍流(阻力平方区),则压降是原来的( )。
A. 4 倍; B. 8 倍; C. 16 倍; D. 32 倍。
2. 在空气-蒸汽间壁换热过程中可采用( )方法来提高传热速率。
A. 提高蒸汽速度;
B. 采用过热蒸汽;
C. 降低空气流速;
D. 提高空气流速。
3. 有关多效蒸发器的三种加料类型:并流加料、逆流加料、平流加料,说法错误的是:
( )。
A. 并流加料和平流加料都采用并流换热方式;
B. 在同等进料条件下,逆流加料的蒸发效率高于并流加料;
C. 平流加料更适合于易结晶的物料;
D. 三种加料方式的采用都提高了物料蒸发量,但以牺牲蒸汽的经济性为代价。
4.结晶分离的过程通常采用降温或者浓缩的方法,其目的是提高溶液的( ),从而推
动晶体的析出。
A. 过饱和度; B. 浓度差; C. 粘度差; D. Gibbs 自由能。
5. 双组分溶液萃取分离体系实际上是两个部分互溶的液相,其组分数为3,根据相律,系
统的自由度为3,当两相处于平衡时,组成只占用1 个自由度,因此操作中( )。
A. 只能调整压力;
B. 只能调整温度;
试题名称:化工原理共5 页第1 页
C. 压力和温度都可以调整;
D. 无法确定调整压力还是温度。
6.假设一液滴与一固体球的体积和密度都相同,并且在同一流体中自由沉降,则下列哪种
液滴所受到的曳力小于流体对固体球的曳力: ( )。
A. 刚性小液滴;
B. 有内部环流的球形液滴;
C. 曲折运动的椭球形液滴;
D. 上述3 种液滴受到的曳力作用都大于固体球。
7.空气的干球温度为t ,湿球温度为tw ,露点为td ,当空气的相对湿度为95%时, 则
( )。
A. t = tw = td ; B. t > tw > td ; C. t < tw < td ; D. t > tw = td
8.如果某固定床中的颗粒装填为紧密排列,假设该固定床内部包括下述几种区域(圆柱状
颗粒与球形颗粒的当量直径相等),请问流体最难通过的床层区域是:( )。
A. 壁面附近;
B. 直径均一的球形颗粒区;
C. 乱堆的圆柱状颗粒区;
D. 直径不等的球形颗粒区。
9.下列板式塔中操作弹性最大的是( )。
A. 筛板塔; B. 浮阀塔; C. 泡罩塔; D. 舌形喷射塔。
10. 厚度不同的两种材料构成两层平壁,层接触良好,已知壁厚d1>d2,导热系数
λ1<λ2,在稳定传热过程中,下列关系式正确的是:( )。
A. 导热速率q1 > q 2 ;
B. 热阻R1 > R2, ;
C. 温差ΔT1 < ΔT2 ;
D. 2 2 1 1 T R T R Δ = Δ
二. 填空题(每空1 分,共30 分)
1.如果板式塔设计不合理或操作不当,可能产生、及等不正常现象,使塔
无法工作。
试题名称:化工原理共5 页第2 页
2.启动时需要关闭出口阀门的液体输送泵是: 。为改善往复泵流量不均匀的缺点,
常用的两个方法是: 、。
3.用裸露热电偶测量管道内温度为1000K 的高温气体,由于辐射造成的测量误差为10
%,管壁温度为400K,当气体加热到1500K 时,辐射造成的测量误差约为。
4.恒定干燥条件下的干燥速率曲线一般包括和阶段,其中两干燥阶段的交点对
应的物料含水量称为。
5.对一定操作条件下的填料吸收塔,如将填料层增高一些,则塔的HOG ,NOG 。
6. 对流传质理论的主要三个理论是: 、、。
7. 蒸发器的热阻主要是由四部分组成: 、、和。
8. 膜分离发生所需要的驱动力是或,请列举三种典型的膜分离过
程: 、、。
9.表征“三传”的三个类似的定律是:表征动量传递的、表征热量传递的、
表征质量传递的。
10.边界层分离会大大增加机械能的损耗,从流体流动的结构上分析,这是因
为: 。在管路流动中,由于边界层分离导致阻力损失增加的两个典
型的例子是: 、。
三. 简答题(每题4 分,共20 分)
1. 简述化学吸收的主要优点。
2.化工厂有一搅拌反应釜,反应的选择性一直不理想。经研究发现,是因为反应器内的湍
流微观混合效果不好,必须强化混合。要强化微观混合,对搅拌器输出液体量和输出压
头的大小有什么要求?如果该反应釜的搅拌功率已不能再提高了,请问如何改变搅拌桨
的大小和搅拌操作条件?
3.在气体吸附分离或者气体膜分离中,经常碰到一个重要的扩散-努森(Knudsen)扩
散,请叙述努森扩散对含有不同分子量的气体混合物进行分离的原理。
试题名称:化工原理共5 页第3 页
试题名称:化工原理共5 页第4 页
4. 气固流态化可分为散式流态化和聚式流态化两类,已知经典散式流态化的床层膨胀方
程为: n
t
0 ε =
u
u ,式中的u0 为流体表观速度,ut 为颗粒终端沉降速度, ε 为床层空隙率,
n 为膨胀指数。聚式流态化不满足上述方程。请问:如果以此方程为判据,如何设计一套
实验与数据处理程序,来鉴别某气固流化床为聚式流态化还是散式流态化?
5.对于A+B 的可萃取分离体系,采用一般的多级逆流萃取,可以使最终萃取余相中A 的
含量降至很低,但是仍含有一定量的B,这时如果引入精馏中采用的回流技术以实现A
和B 的高纯分离。请简要叙述回流萃取及其实现高纯分离的原理?
四. 分析计算题(共75 分)
1.(10 分)有一板框过滤机,恒压过滤某悬浮液。过滤时间为2 小时,滤渣完全充满滤框
时的滤液量为20 m3。随后用10%滤液量的洗涤液(物性与滤液相同)洗涤,每次拆装
所需时间为15 分钟。已知该操作过程中的过滤介质当量滤液量Ve=2.5 m3。请问该过
滤机的生产能力是多少(m3/h)?
2. (12 分) 一精馏塔,原料液组成为0.5(摩尔分率),饱和蒸气进料,原料处理量为
100kmol/h,塔顶、塔底产品量各为50kmol/h 。已知精馏段操作线方程为
y = 0.833x + 0.15,塔釜用间接蒸汽加热,塔顶全凝器,泡点回流。试求:
(1)塔顶、塔底产品组成xD 和xw;
(2)全凝器中每小时冷凝蒸汽量;
(3)蒸馏釜中每小时产生蒸汽量;
(4)若全塔平均挥发度α =3.0,塔顶第一块塔板默弗里效率Emvl = 0.6,求离开塔顶第二块
塔板的气相组成。
3.(12 分) 某非牛顿流体在直管内流动,可以用幂律模型来描述该流体的剪切力τ与剪
切率之间的关系,即
n
r
u K ⎟
d τ ,u 是流体的轴向速度,r 是圆管的径向坐标,K 和n
是常数。请依据管流的剪应力分布,证明该流体在圆管截面上的平均流速是:
= ,式中,L 是管子长度, P Δ 为包含位能和压强能的压力差,R
是圆管半径。
4.(13 分) 在由若干根φ 25×2.5mm,长为3m 的钢管组成的列管式换热器中,用温度为
140℃的饱和水蒸汽加热空气,空气走管程。空气的质量流量为3600kg/h,空气的进、
出口温度分别是20℃和60℃,操作条件下的空气比热为1.0 kJ/(kg·℃),空气的对流给
热系数为50 W/(m2·℃),蒸汽冷凝给热系数为8000 W/(m2·℃),假定管壁热阻、垢层热
阻及热损失可忽略不计。试求:
(1)加热空气需要的热量Q 为多少?
(2)以管子外表面为基准的总传热系数K 为多少?
(3)列管换热器至少需要多少根管子?
5.(13 分) 某湿物料10kg,均匀地平铺在面积为0.50m2 的平底浅盘内,并在恒定干燥条
件下进行干燥。物料的初始含水量为15%,已知在此条件下物料的平衡含水量为1%,临
界含水量为6%(均为湿基),并已测出在恒速阶段的干燥速率为0.394kg/(m2·h),假设降
速阶段的干燥速率与物料的自由含水量(干基)成线性关系。试求:(1)将物料干燥至
含水量为2%(湿基),所需要的总干燥时间为多少小时?(2)现将物料均匀地平铺在
两个与上述尺寸相同的浅盘内,并在同样的空气条件下进行干燥,只需4 小时便可将物
料的水分降至2%(湿基),问物料的临界含水量有何变化?恒速及降速两个干燥阶段的
时间各为多少小时?(可假设一个物料临界含水量c X ′ 值试算)
6.(15 分) 如图所示的双塔流程以纯溶剂S 吸收某组分Z,混合气中的Z 的摩尔含量为
y1,两塔的纯溶剂S 用量相等,且均为最少溶剂使用量的R 倍。在操作范围内,物系的
平衡关系服从亨利定律,两个塔的总传质系数相同,塔直径相同。
试证明:(i) 3 1 2 y y y = ; (ii)两个塔的塔高B A H H = 。
A B
纯溶剂S
混合气
y1
xA
y2
y3
xB
❷ 请问石蜡有什么作用- -
蜡是有机化合物的复杂混合物,不同的蜡,其化学成分和物理性质各不相
同,蜡的化学成分依其来源不同而各不相同如:石蜡,蜂蜡,中国虫蜡,微晶
蜡,褐煤蜡;根据来源不同,蜡可分为:植物蜡,动物蜡,矿物蜡,合成蜡;
根据物理性质的不同,蜡又可分为:硬性蜡,软性蜡,如石蜡、蜂蜡、地蜡1131。
蜡的化学成分不同,其物理性能也就不同,在选择某种蜡或几种蜡作为原
料以取得性能互补的同时,还要控制适宜的熔点范围、含氧量和皂化值这三个
指标。
天然蜡
1石蜡
美国药典对石蜡所下的定义是【’]:从石油精炼制得的一种固体烃混合物,
无色或白色、近乎半透明的物质,具有晶体结果,无臭无味,触摸时稍有油脂
感。其熔点在43.3一65.5℃之间。石蜡是从原油的蜡馏分油中衍生并与散失在蜡
下油和发汗油中的其他低熔点蜡分离后制得的。石蜡几乎完全由烃类组成,含
有较高比例的正构烷烃或支链很少的烷烃。石蜡是炼制石油的副产品,通常由
原油的蜡馏分中分离而得,须经常压蒸馏、减压蒸馏、溶剂精馏溶剂脱蜡脱油、
加氢精制、成型和包装等工艺过程从石油中提炼出来的。具体分离过程可以参
看图2.1[,4][’5]。
石蜡分为食品蜡、全精炼石蜡、半精练石蜡、粗蜡、火柴蜡和黑蜡等大类。
石蜡分成许多品级出售,主要区别是熔点不同]ll,根据熔点分为52号、54号、
56号、58号、60号、64号、66号、68号、70号石蜡[,61。
石蜡外观为白色或淡黄色的结晶体151,其化学组分为多种烷烃的混合物,
其中直链型正构烷烃占多数(>60%),少数是异构烷烃(约23一30%)和环烷
烃(<l0%)。石蜡无确定的分子式,分子式通式为CnHZn+2,式中碳原子数n=
17一36,n越大,石蜡的熔点越高;石蜡的熔点在52一70℃,相对密度为O,86一0.94,
分子量约为240一450。石蜡中含油质会降低熔点及使用性能。石蜡的化学活性
较低,呈中性,化学性质稳定,在通常的条件下不与酸(除硝酸外)和碱性溶
液发生作用。石蜡在140℃以下不易分解碳化;且具有一定的强度和良好的塑性,
不易开裂;但石蜡的软化点低(约30℃),凝固收缩大,表面硬度小。
在市场上常见的商品蜡有:“阿莫”(AMO)蜡,“阿姆斯科”(AMSCO)
蜡,“大西洋”(Atlanti。)蜡,“卡迪斯”(CardiS)蜡,“莫比尔蜡”(Mobilwxaes),
一坎菲尔德,,(eanfield)蜡,“埃索蜡”(Essowxaes),“壳牌蜡”(Shellwxaes)等。
2微晶蜡
微晶蜡是通过一系列复杂的溶剂分离法从留在蒸馏釜里的渣油中分离出来
的。主要由C30一50的环烷烃和少量的正、异构烷烃组成,它们有高熔点和无定
形的特点。微晶蜡的熔点一般为54.4OC一90.6’C,相对石蜡,微晶蜡是韧的,不
易破碎。大多数品级的微晶蜡有可塑性。颜色上,微晶蜡是乳白色或者淡黄色。
微晶蜡具有极好的粘附性质,并能在很宽的温度范围内具有韧性的光亮薄膜。
在膏状上光剂中,微晶蜡非常重要,它能代替蜂蜡和矿地纯蜡,同时还能改善
上光剂的光滑度。熔点为88一92℃的微晶蜡在纸张涂层料和电器应用上可用作
抗板结添加剂,并用于玻璃纸的压层,以及制备热天不会产生油渍的糕点包装
纸116]。
市场上常见的商品微晶蜡有:“阿姆斯科”AMSCO)微晶蜡,“阿里斯托”
(Aristowaxes)蜡,“贝瑞科”(Bareeo)蜡,“索伐蜡(Sovawxaes)等
3巴西棕搁蜡
巴西棕桐蜡是由巴西“生命之树”(CopemiacCeriefar)的叶子分泌出来的。
巴西棕搁蜡是无定型、有光泽和质硬而韧的蜡,有令人愉快的气味,破裂
时断而整齐。巴西棕搁蜡有多种用途,比如:木制品的上光,化妆品的配料,
皮革润饰,复写纸油墨,上光剂,保护涂层等。
合成蜡和改性蜡
多年来,我国各行各业所使用的特种蜡主要是一些调和蜡,由于和普通蜡
(如石油蜡、天然动植物蜡等)相比,在滴点、硬度、韧性、绝缘性、密封性等方
面有了明显的改善,因此使用较为广泛。近年来,随着工业结构的调整和技术
进步,调合蜡在很多场合已经不适用,改性蜡由此应运而生。改性通常是将蜡
进行化学改性,改变其理化性质。由于引进了极性基团,蜡的表面性质发生了
变化,其乳化胜、溶解性、阻燃性、润滑性、颜料分散性、亲和性和吸油性都
从根本上得到了改善,扩大了蜡的使用范围〔’7]。
国外改性蜡发展比较快,如日本三井化学公司的Hi一Wax超级蜡系列、美国
碳化学联合公司的A一C蜡系列等。日本在80年代初,仅氧化蜡用量就已达到1
万吨以上
1聚乙烯蜡和氧化聚乙烯蜡
聚乙烯蜡,即低分子量聚乙烯,指相对分子量在1000一5000左右的聚乙
烯。根据制造方法的不同,聚乙烯蜡分为聚合型和裂解型两种。聚合型聚乙烯
蜡一般由聚乙烯聚合时的副产物制得,裂解型聚乙烯可由纯净的聚乙烯树脂或
者废旧塑料裂解得到的白色、长碳链并带有支链的固体烃,它是一种用途很广
的合成蜡[0zl。聚乙烯蜡具有无毒,无腐蚀性,硬度较大,软化点高,熔融粘度
低的特点,在常温下具有良好的抗湿性、耐化学品性、电气性能和耐磨耐热性
能,且润滑性、分散性、流动性好,可以与涂料、油漆、油墨等配合使用,能
产生消光,分散光和光滑的效果,与其它种类的蜡及聚烯烃树脂有良好的相溶
性。聚乙烯蜡经适度氧化后,具有一定的酸值,即成为氧化聚乙烯蜡。聚乙
烯蜡及氧化聚乙烯蜡能与很多的动物蜡、植物蜡、矿物蜡及多种合成蜡相混溶
。聚乙烯蜡及氧化聚乙烯蜡可用于皮鞋油、地板蜡、家具蜡、蜡烛、蜡笔、
印刷油墨、浓缩颜料、化妆品、热熔胶、纸张涂层及水果保鲜等许多方面。
2费歇尔一托普希蜡
费歇尔一托普希蜡简称费一托蜡,是由CO和H:合成石油产品时的副产
品烃蜡经再加工精制而得的各种不同熔点规格的商品费一托蜡。费一托蜡是由
高分子量的长链正构烷烃和很小一部分带有短支链的异构烷烃所组成。费一托蜡广泛用于皮鞋油、地板蜡、汽车蜡、化妆品、油漆、油墨、热熔胶、蜡烛、
蜡笔和电气绝缘等方面
3合成酞胺蜡
脂肪酸酞胺(AF)是脂肪酸的经基被胺取代的衍生物的通称。常见的酞胺蜡
由棕搁酞胺、硬脂酞胺、月桂酞胺,油酞胺、亚油酞胺的混合物组成,或是其
中的某一种成份[23l。60年代后,脂肪酸酸胺中尤其是月桂酸酞胺L(A)、油酸酞
胺(OA)、硬脂酸酞胺S(A)、芥酸酞胺E(A)和甲撑双硬脂酸酞胺(MBS)、乙撑双
硬脂酸酞胺E(BS)、乙撑双蓖麻酞胺E(BR)、N一经甲基硬脂酸酞胺困一MS)等在
化学工业的许多领域里都得到应用。它作为聚合物、油墨、磁带、纤维加工等
的抗结块剂、配合剂、分散剂,起爽滑、抗粘、抗静电和分散等作用。仅在塑
料工业中世界用量约3万(t美国1.1万t,日本1万t,西欧.09万O。日本主要
品种生产能力分别为:OA:1500t,SA3O00t、EA1600t、EBS4000t、ABS900t、
N一MS500t。美国品种较多。我国高纯OA、SA和EA于1972年开发,1978年
工业化,EA真正工业化约在1985年。N一MS于1982年、EBS于1978年,目
前国内产量约在200t,这与我国塑料工业的产量是很不相称的。主要原因是生
产技术及应用与国外差距较大[24l。
脂肪酸酞胺能与脂肪酸及其衍生物、蜡、石蜡、天然及合成橡胶、树脂等
相容,能将炭黑、颜料、染料分散;在石蜡中乳化产生极性,赋予稳定性。能
使表面产生特异的作用。它广泛用于:合成树脂的润滑剂、抗粘结剂;纤维的
柔软和防水剂;纸的防潮剂、印刷适性剂,提高橡胶的物性、作离型剂、也能
防止日光龟裂;油墨的抗粘结剂、平滑抗粘剂、防沉淀剂,提高石蜡的融点、
滴点[25]及软化点;彩色铅笔颜料分散剂,提高它的展色性;石蜡乳化稳定剂;
阀门、轴承的润滑剂,拉钢丝的润滑剂,金属防锈剂;树脂成型脱模剂;压敏
带的离型剂;化妆品的唇膏、发蜡配合剂等;锅炉消泡剂;提高涂料性能如流
动性等I’l。国内不少油墨厂有加入oA来改善油墨性能。估计脂肪酸酞胺在油墨
与复写纸领域中用量可达100一200曲,因此脂肪酸酞胺的生产前景是十分光明
的[24]。
我国OA、SA的产品质量已赶上先进水平。在制品中异味低于进口,在规
模上还小。如日本EA生产厂能力最大为900灯a,最小IO0t/a。我国规模还偏小,
在150灯a一50t/a,EBS更小。当前应改善管理水平,使产品均一性,改善生产
环境,注意杂质,粉尘等。若能在油脂和合成氨厂生产脂肪酸酞胺及其经济效
益将更显著
4氯化石蜡
氯化石蜡由烷烃经氯化而制得。烷烃的氯化属于自由基取代反应:首先使
氯分子在热能、光照或自由基引发剂作用下离解为活泼的氯自由基;活泼的氯
自由基再取代烷烃中的氢原子,生成氯化氢和带有未成对电子的自由基;该自
由基再与氯分子作用,生成一氯代烷烃和一个新的氯自由基;反应依此连续进
行,直至连锁反应终止。氯化石蜡是Cl。一3。不同碳数链状烷烃氯化衍生物的统称。
其产品氯含量从10%一70%不等。色泽从淡黄色、黄色粘稠油状液体到软的或
脆性树脂固体或白色粉末。物理性质也随氯含量的增加而变化1261。
1858年,.P.ABollye首先对石油蜡进行氯化,制备出了氯含量高达61%的氯
化石油蜡。1910年,Bolringer取得了以四氯化碳为溶剂制备氯化石油蜡的专利。
上世纪30年代,氯化石油蜡开始了工业化生产。目前已经形成了多种成熟的生
产工艺,如热氯化法、光氯化法、催化氯化法[271。国内氯化石蜡生产技术主要
有3种:热氯化法、催化法、光催化法。3种工艺各有特点。(1)热氯化法是在
加热条件下使氯产生氯自由基。该种方法工艺成熟,产品质量稳定,适合与氯
碱厂配套使用,国内大部分氯化石蜡厂采用该种方法。但该种方法的装置投资
大.氯气转化率低,产品成本高,副产盐酸质量差,后处理困难,环保难以达
标。(2)催化法是在催化剂引发下氯产生氯自由基。该种方法氯气转化率较高,
投资少,成本适中,但工艺不成熟,产品质量不稳定,环保难达标。(3)光催化
法是在特殊光照射下氯产生氯自由基。该种方法中氯气转化率高,成本低,产
品质量稳定,投资比催化法略高,环保易达标。光催化法是新技术,国内厂家
使用很少127]。
目前氯化石油蜡的年产量约4万吨,但是产品结构不合理,氯蜡一52产量最
高,氯蜡一42次之,氯蜡一70最少,其年产量只有1000吨左右。而嗅化石油蜡和
澳氯化石油蜡的阻燃性好,常用于织物和纤维的浸渍,深受用户欢迎,所以市
场很好。工业中的氯化石蜡主要用于塑料增塑剂、阻燃剂及抗磨剂等。氯化石
油蜡的塑料、橡胶、防治和油墨等领域具有广泛的应用。氯含量在40一50%之间
的氯化石油蜡由于他们对各种树脂和塑料有互溶性,广泛用作增塑剂128]。
❸ 关于食品工程原理里的精馏塔实验该如何设计
实验8 筛板精馏塔实验
一、实验目的
1.了解筛板式精馏塔的结构流程及操作方法。
2.测取部分回流或全回流条件下的总板效率。
3.观察及操作状况。
二、实验原理
在板式精馏塔中,混合液的蒸汽逐板上升,回流液逐板下降,汽液两相在塔板上接触,实现传质,传热过程而达到两相一定程度的分离。如果在每层塔板上,液体与其上升的蒸汽到平衡状态,则该塔板称为理论板,然而在实际操作中、汽、液接触时间有限,汽液两相一般不可能达到平衡,即实际塔板的分离效果,达不到一块理论板的作用,因此精馏塔的所需实际板数一般比理论板要多,为了表示这种差异而引入了“板效率”这一概念,板效率有多种表示方法,本实验主要测取二元物系的总板效率Ep :
板式塔内各层塔板的传质效果并相同,总板效率只是反映了整个塔板的平均效率,概括地讲总板效率与塔的结构,操作条件,物质性质、组成等有关是无法用计算方法得出可靠值,而在设计中需主它,因此常常通过实验测取。实验中实验板数是已知的,只要测取有关数据而得到需要的理论板数即可得总板效率,本实验可测取部分回流和全回流两种情况下的板效,当测取塔顶浓度,塔底浓度进料浓度 以及回流比 并找出进料状态、即可通过作图法画出平衡线、精馏段操作线、提馏段操作线,并在平衡线与操作线之间画梯级即可得出理论板数。如果在全回流情况下,操作线与对角线重合,此时用作图法求取理论板数更为简单。
三、实验装置与流程
实验装置分两种:
(1)用于全回流实验装置
精馏塔为一小型筛板塔,蒸馏釜为卧直径229m长3000mm内有加热 器。塔内径50mm共有匕块塔板,每块塔板上开有直径2mm筛孔12个板间距100mm,塔体上中下各装有一玻璃段用 以观察塔内的操作情况。塔顶装有蛇管式冷凝器蛇管为φ10×1紫铜管长3.25m,以水作冷凝剂,无提馏段,塔傍设有仪表控制台,采用1kw调压变压器控制釜内电加热器。在仪表控制台上设有温度指示表。压强表、流量计以及有关的操作控制等内容。
(2)用于部分回流实验装置
装置由塔、供料系统、产品贮槽和仪表控制柜等部份组成。蒸馏釜为φ250×340×3mm不锈钢罐体,内设有2支1kw电热器,其中一支恒加热,另一支用可调变压器控制。控制电源,电压以及有关温,压力等内容均有相应仪表指示,
塔身采用φ57×3.5mm不锈钢管制成,设有二个加料口,共十五段塔节,法兰连接,塔 身主要参数有塔板十五块,板厚1mm不锈钢板,孔径2mm,每板21孔三形排列,板间距100mm,溢流管为φ14×2不锈钢管堰高10mm。
在塔顶和灵敏板塔段中装有WEG—001微型铜阻感温计各一支由仪表柜上的XCE—102温度指示仪显示,以监测相组成变化。
塔顶上装有不锈钢蛇管冷凝器,蛇管为φ14×2长250mm以水作冷凝剂以LZB10型转子流量计计量,冷凝器装有排气旋塞。
产品贮槽上方设有观测罩,用于检测产品。
回流量、产品量及供料量分别由转子流量计计量。料液从料液槽用液下泵输送。釜液进料液和馏出液分别可由采出取样,此外在塔身上、中、下三部分各在二块上设有取样口,只要用针筒穿取样口中的硅胶板即可取样品,因此本装置不但可以进精馏操作性能的训练和塔冲总效率的测定,而且还可以进行全回流下单板效率的测定。
四、实验方法
(一)全回流操作实验方法
1、熟悉了解装置,检查加热釜中料液量是否适当,釜中液面必须浸没电加热器(为液面计高1/2以上,约5升0釜内料液组成乙醇10-25%(重量)左右的水溶液。
2、打开电源和加热器开关,控制加热功率在700W左右,打开冷却水,注意观察塔顶、塔釜情况,当上升蒸汽开始回流时此时塔顶冷凝器内冷却水流量应控制好使蒸汽基本处于全凝状况(50-100升/小时范围)若流量过小会使蒸汽从塔顶喷出,过大塔板上泡沫层不均,温度变低。
3、当塔板上泡沫层正常各泡沫层高度大体相等,且各点温度基本保持稳定、操作稳定持续一段时间(20分钟以上)后即可开始取样。
4、由塔顶取样管和釜底取样考克用烧瓶接取试样(150mι左右)取样前应取少许试样冲洗烧瓶,取样后用塞子塞好,并用水冲瓶外部,使其冷却到常温。
5、将常温试样用比重天平称出相对密度,然后用相对密度与质量百分数对照表查出质量百分数。
6、可加大加热电流(5安培左右)观察到液泛现象,此时塔内压力明显增加,观察后,将加热电流缓慢减到零,关闭电源开关。
(二)部分回流时操作方法
1、配制4~5%(体积)洒精水溶液,注入蒸馏釜(或由供料泵注入)至液位计上的标记为止。
2、在供料槽中配制15~20%(体积)洒精水溶液。
3、通电启动加热釜液,先可将可调变压器达到额定电压,开冷却水,观察塔各部情况。
4、进行全回流操作,控制蒸发量“灵敏板”温度应在80℃左右。
5、开加料泵,控制流量(需经几度调节才能适宜流量)
6、为了首先满足回流要求、故在回流分配器中的产品管(φ8)管口高于回流管的管口,应调小回流量(过一段时间即可馏出产品)进行部分回流并控制一定回比,使产品达到 要求的浓度94~95%(体积)
7、控制釜底排料量,使釜液面保持不变。
8、控制好冷却水用量(即塔顶冷凝器冷流体)便塔顶蒸汽基本处于全凝状态。
9、操作均达到稳定后,进行样品采集,可按进料、塔釜、塔顶、顺序采集。并记录进料回流、馏出各流量及温度等有关数据。
10、将样品降到常温后,在教师指导下用液体比重天平测定相对密度,再用对照关系曲线,查出质量百分数。
11、可加大加热电流观察液泛现象。
12、注意观察操作条件不同对结果的影响。
五、数据处理
1、用作图法确定实验条件下理论板数,并进一步得出总板效率。
2、对结果的可靠性进行分析。
六、实验讨论题
1、在实验中应测定哪些数据?如何测得?
2、比重天平如何使用?应注意什么问题?
3、全回流和部分回流在操作上有何差异?
4、塔顶回流液浓度在实验过程中有否改变?
(全回流及部分回流两种情况)
5、怎样采集样品才能合乎要求?
6、比较两种装置在内容和操作方面的不同?
7、在操作过程中各塔板上泡沫层状态有何不同?各发生过怎样的变化?为什么?
8、塔釜内压强由何决定?为会么会产生波动?
9、塔顶和塔底温度和什么条件有关?
10、精馏塔板效率都有几种表示方法,试讨论如何以板效率?
11、全回流操作是否为稳定操作?当采集塔顶样品时,对全回流操作可能有何影响?
12、塔顶冷凝器内冷流体用量大小,对精馏操作有何影响?
13、如何判别部分回流操作已达到稳定操作状态?