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1、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.知识与技能：通过学习，学生掌握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，培养合作意识和创造性思维能力。3.情感态度与价值观：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，寻找有效的学习方法。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、讨论等多种方
2、法相结合。课1.全班分为 8 个学习小组，选好小组长；前准备 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 教师活动 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，精馏的计算上非常重要的，特备上有关操作线方程的计算。今天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：F=D+W 易挥发组分衡算：FxF=DxD+WxW 讲授新知 讲述：在精馏塔中，任意塔板（n 板）下降的液相组成 xn与由其下一层塔板（n+1 板）上升的蒸汽组成yn+1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
3、操作线方程。操作 学生聆听、记忆 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，现分别予以讨论。讲授新知 讲述：1、精馏段操作线方程 在图片虚线范围（包括精馏段的第n+1 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：V=L+D 易挥发组分的物料衡算：V yn+1=Lxn+DxD 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；yn+1从精馏段第n+1 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。聆听并看下图
4、学生书写记忆：DnnxDLDxDLLy1 111RxxRRyDnn 分析归纳：(小组发言)关于精馏段操作线方程的两点讨论（1）该方程表示在一定操作条件下，从任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yn+1 之间的关系。将以上两式联立后，有：DnnxDLDxDLLy1 令R=L/D，R 称为回流比，于是上式可写作：111RxxRRyDnn 以上两式均称为精馏段操作线方程。点评小组的发言：（略）（2）该方程为一直线方程，该直线过对角线上a(xD，xD)点，以R/(R+1)为斜率，或在y轴上的截距为xD/(R+1)。讲授新知 讲述：2、提馏段操作线方程 在图虚线范围（包括提馏段第
5、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：Lxm=Vym+1+WxW 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；ym+1提馏段第m+1 块塔板上升蒸 聆听并看下图 学生书写记忆：WmmxWLWxWLLy1 汽中易挥发组分的摩尔分率。将以上两式联立后，有：1mmwLWyxxVV或 WmmxWLWxWLLy1 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：LRW，R称为再沸比 再沸比R是提馏段内各块塔板下降的
6、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：1111mmwRyxxRR 分析归纳：(小组发言)关于提馏段操作线方程的两点讨论（1）该方程表示在一定操作条件下，提馏段内自任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ym+1之间的关系。（2）提馏段操作线方程为一直线方程，在定常连续操作过程中，该直线过对角线上b(xw，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
7、塔的回流液为 670kmol/h，试 学生讨论、作答：小组代表发言 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。具体答案见 ppt 讲授新知 3、操作线的作法 讲述：用图解法求理论板层数时，需先在xy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xy图上均为直线。作图时，先找出操作线与对角线的交点，然后根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：111RxxRRyDnn 当 xnxD时，yn+1xD。说明精
8、馏线有一点其横坐标与纵坐标相等，这一点必然落在对角线上，可从对角线上查找。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 由分离要求xD和经确定的回流比R可计算出截距xD/(R1)。由一点加上截距（两点式）在xy图上作出直线即为精馏操作线。（2）提馏段操作线的作法 由：1111mmwRyxxRR 当 xmxW 时，ym+1xW。说明提馏线也有一点其横坐标与纵坐标相等，这一点必然落在对角线上，可从对角线上查找。由分离要求 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xy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
9、此，提馏段操作线不易准确作出，且这种作图方法不能直接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 立两操作线方程求得），直线cd即为提馏段操作线。课堂练习 选择题：见 ppt 点评学生练习情况 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=x+，提馏段 y=x 。求：原料液、馏出液、釜液组成及回流比。学生讨论、作答：小组代表发言 具体答案见 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 教学 反思