3.精馏段和提馏段操作线方程

精馏段和提馏段操作线方程教学设计 课程名称 化工单元操作 课 题 精馏段和提馏段操作线方程 授课对象 中职二年级学生 课 型 理论课 授课人数 48人 课 时 1 教材分析 教学目标 1.学问与技能 通过学习，学生驾驭精馏段和提馏段操作线方程。 2.过程与方法 学生能通过本节课的学习，分析解决实际问题，培育合作意识和创建性思维实力。 3.情感看法与价值观 通过学习本节课，学生能正确对待学习，养成良好的学习习惯，找寻有效的学习方法。 教学重点 精馏段和提馏段操作线方程及其画法、有关计算 教学难点 精馏段和提馏段操作线方程的推导 教学方式 以PPT展示、黑板讲授相结合为主，启发、提问、探讨等多种方法相结合。 课前打算 1.全班分为8个学习小组，选好小组长； 2.多媒体课件ppt； 3.预习课本上精馏段和提馏段操作线方程有关内容。 教学过程 教学环节 老师活动 学生活动 时间 复习回顾 导入新知 复习精馏塔全塔物料衡算方程 导入在化工专业春季高考中，精馏的计算上特别重要的，特备上有关操作线方程的计算。今日我们就来学习精馏段和提馏段操作线方程及其计算。 回答 总物料衡算 FDW 易挥发组分衡算 FxFDxD WxW 讲授新知 讲解并描述在精馏塔中，随意塔板（n 板）下降的液相组成xn与由其下一层塔板（n1板）上升的蒸汽组成yn1之间的关系称之为操作关系，描述它们之间关系的方程称为操作线方程。操作线方程可通过塔板间的物料衡算求得。 在连续精馏塔中，因原料液不断从塔的中部加入，致使精馏段和提馏段具有不同的操作关系，现分别予以探讨。 学生倾听、记忆 讲授新知 讲解并描述 1、 精馏段操作线方程 在图片虚线范围（包括精馏段的第n1层板以上塔段及冷凝器）内作物料衡算，以单位时间为基准，可得总物料衡算VLD 易挥发组分的物料衡算 V yn1LxnDxD 式中 V精馏段内每块塔板上升的蒸汽摩尔流量，kmol/h； L精馏段内每块塔板下降的液体摩尔流量，kmol/h； yn1从精馏段第n1板上升的蒸汽组成，摩尔分率； xn从精馏段第n板下降的液体组成，摩尔分率。 将以上两式联立后，有 令RL/D，R 称为回流比，于是上式可写作 以上两式均称为精馏段操作线方程。 点评小组的发言（略） 倾听并看下图 学生书写记忆 分析归纳小组发言 关于精馏段操作线方程的两点探讨（1）该方程表示在肯定操作条件下，从随意板下降的液体组成xn 和与其相邻的下一层板上升的蒸汽组成yn1 之间的关系。 （2）该方程为始终线方程，该直线过对角线上axD，xD点，以R/R1为斜率，或在y轴上的截距为xD/R1。 讲授新知 讲解并描述 2、 提馏段操作线方程 在图虚线范围（包括提馏段第m层板以下塔段及再沸器）内作物料衡算，以单位时间为基准，可得 总物料衡算L’V’W 易挥发组分衡算L’xmV’ym1WxW 式中 L’提馏段中每块塔板下降的液体流量，kmol/h； V’提馏段中每块塔板上升的蒸汽流量，kmol/h； xm提馏段第m块塔板下降液体中易挥发组分的摩尔分率； ym1提馏段第m1块塔板上升蒸汽中易挥发组分的摩尔分率。 将以上两式联立后，有 或 上式两式均称为提馏段操作线方程。 提馏操作线方程的其他表现形式 令，R’称为再沸比 再沸比R’是提馏段内各块塔板下降的液体量与塔底引出的釜液（馏残液）量之比。 则提馏操作线可改写为 倾听并看下图 学生书写记忆 分析归纳小组发言 关于提馏段操作线方程的两点探讨 （1）该方程表示在肯定操作条件下，提馏段内自随意板下降的液体组成xm，和与其相邻的下一层板上升蒸汽组成ym1之间的关系。（2）提馏段操作线方程为始终线方程，在定常连续操作过程中，该直线过对角线上bxw，xw点，以L’/V’为斜率，或在y轴上的截距为－WxW/V’。 典型例题 投影将含24（摩尔分数，下同）易挥发组分的某液体混合物送入一连续精馏塔中。要求馏出液含95易挥发组分，釜液含3易挥发组分。送入冷凝器的蒸气量为850kmol/h，流入精馏塔的回流液为670kmol/h，试求 1、每小时能获得多少kmol/h的馏出液多少kmol/h的釜液 2、回流比R为多少 3、写出精馏段操作线方程； 4、若进料为饱和液体，写出提馏操作线方程。 学生探讨、作答 小组代表发言 详细答案见ppt 讲授新知 3、 操作线的作法 讲解并描述用图解法求理论板层数时，需先在x–y图上作出精馏段和提馏段的操作线。前已述及，精馏段和提馏段的操作线方程在x－y图上均为直线。作图时，先找出操作线与对角线的交点，然后依据已知条件求出操作线的斜率（或截距），即可作出操作线。 （1）精馏段操作线的作法 由 当 xn＝xD时， yn1＝xD。 说明精馏线有一点其横坐标与纵坐标相等，这一点必定落在对角线上，可从对角线上查找。 由分别要求xD和经确定的回流比R可计算出截距xD/R＋1。由一点加上截距（两点式）在x－y图上作出直线即为精馏操作线。 学生活动 练习绘制精馏段操作线的方法。 如下图中的直线ab所示 （2）提馏段操作线的作法 由 当 xm＝xW 时，ym1＝xW 。 说明提馏线也有一点其横坐标与纵坐标相等，这一点必定落在对角线上，可从对角线上查找。 由分别要求 xW 和经确定的再沸比 R’ 可计算出截距－xW/R’ ＋1。由一点加上截距（两点式）在x－y图上作出直线即为提馏操作线。 由图可看出，提馏段操作线的截距数值很小。因此，提馏段操作线不易精确作出，且这种作图方法不能干脆反映出进料热状况的影响。故提馏段操作线通常按以下方法作出（两点式） 。先确定提馏段操作线与对角线的交点c，再找出提馏段操作线与精馏段操作线的交点d（其坐标可联立两操作线方程求得），直线cd即为提馏段操作线。 学生活动 练习绘制提馏段操作线的方法。 如下图中的直线cd所示 课堂练习 选择题见ppt 点评学生练习状况 学生完成练习 计算题一连续精馏塔，泡点进料。已知操作线方程如下 精馏段 y 0.8 x 0.172 ，提馏段 y 1.3 x – 0.018 。求原料液、馏出液、釜液组成及回流比。 学生探讨、作答 小组代表发言 详细答案见ppt 总结 本节课重点讲解了精馏段和提馏段操作线方程及其画法和有关计算。 布置作业