精馏过程工艺参数的确定电子教案(精馏塔计算)(精)

化工单元操作

教 案

教 师 姓 名 授课班级 课程名称 授课教室 化工单元操作 理实一体化教室 授课形式授课日期 理论、讲授 章节名称 项目八：精馏及设备操作 任务2：精馏过程工艺参数的确定 精馏塔计算（一） 熟悉精馏塔的计算条件，掌握全塔物料衡算的基本方法，熟悉采出量、回收率的概念及计算，熟练掌握精馏塔的全塔物料衡算，精馏段和提馏段操作线方程。 教学目的 知识点 恒摩尔流概念，全塔物料衡算方法，采出量、回收率的概念及计算，精馏段和提馏段操作线方程。 重点难点 恒摩尔流的假定，全塔物料衡算，精馏段和提馏段操作线方程。 更新知识 删补内容 精馏段和提馏段的作用及其如何划分。 方法手段 理论讲授为主，学生课题练习与计算 作业布置 7-5，7-6 课后体会 职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《化工单元操作》课程电子教案

授课主要内容、课时分配、版书设计

项目八：精馏及设备操作 任务2：精馏过程工艺参数的确定 精馏塔计算（一） 一、基本型精馏塔的计算条件 （一）恒摩尔假定 恒摩尔上升汽流和恒摩尔下降液流，即在没有加料和出料的塔段内，任意一个截面上的上升汽流和下降液流摩尔流量恒定。 条件为：各组分的摩尔汽化潜热相同，塔板上汽液两相无显热交换，塔体的保温良好。 （二）塔顶冷凝器为全凝器 离开塔顶的蒸汽，进入冷凝器全部被冷凝为饱和液体。塔顶蒸汽组成即为馏出液组成。 （三）塔釜为间接加热 塔釜间壁式换热器，物料与加热蒸汽不混合。 （四）单股进料，无侧线出料 塔体上只有一个进料口，除塔顶馏出液和塔底残液，没有其他出料口。 二、全塔物料衡算（质量守恒） 1、物料衡算公式： FDW FzFDxDWxW 2、采出率、易挥发组分回收率、难挥发组分回收率的概念和计算 DzFxWWxDzFD1 FxDxWFxDxWFW(1xW)DxD100% 100% WF(1zF)FzF2、习题练习（学生独立完成） D三、精馏操作线方程 1、精馏段操作线方程 VLD Vyn1LxnDxD yn1xRxnD R1R1（R称为回流比，即回流液摩尔量L与馏出液摩尔量D的比值。回流比R是一个精馏过程的重要参数，其值大小将对精馏塔的设计和操作有着很大的影响，其数值是由设计者选定。） 它表示了在一定的操作条件下，精馏段内任意两层相邻塔板的下一层塔板上升蒸汽浓度yn+1与上一层塔板下降的液体浓度xn之间的关系。即相邻两块塔板气液两相组成间的操作关系。 2、提馏段操作线方程 LVW LxmVym1WxW ym1WxWLWxwL或者ym1xmxmLWLWVV它表达了在一定的操作条件下，提馏段内相邻两层塔板的下一层塔板上升蒸汽浓度ym+1与上一层塔板下降液体浓度xm的关系。 3、习题练习（学生独立完成） 职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《化工单元操作》课程电子教案

化工单元操作

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教 师 姓 名 授课班级 课程名称 授课教室 化工单元操作 理实一体化教室 授课形式授课日期 理论、讲授 章节名称 项目八：精馏及设备操作 任务2：精馏过程工艺参数的确定 精馏塔计算（二） 教学目的 掌握精馏塔操作线方程建立方法，会精馏段与提馏段操作线的绘制，掌握热状态参数的概念及进料线方程及其应用。 知识点 物料衡算方法和操作线方程建立，操作线的绘制，热状态参数的概念及进料线方程及其应用。 重点难点 操作线的绘制， 热状态参数的概念及进料线方程及其应用。 更新知识 删补内容 汽化潜热、比热容、焓等概念，热量衡算，进料线方程的建立。 方法手段 讲授、图片、动画 作业布置 7-8，7-9 课后体会 职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《化工单元操作》课程电子教案

授课主要内容、课时分配、版书设计

项目八：精馏及设备操作 任务2：精馏过程工艺参数的确定 精馏塔计算（二） 一、精馏操作线方程 操作线意义：相邻的两块塔板中上一层塔板下降的液相组成与下一层塔板上升的汽相组成之间的关系。 xR1、精馏段操作线方程yn1xnD R1R1 (说明精馏段操作线方程的物理意义，回流比的意义) 2、提馏段操作线方程及进料热状况的影响 WxwL1)提馏段操作线方程ym1 xmVV2)进料热状况的影响 进料变为饱和蒸汽所需的热量 进料板上的物料衡算和热量衡算：qHVHF将1kmolHVHL原料液的千摩尔汽化潜热五种进料热状：由此引出热状况参数概念以及各种进料热状况参数的确定。各种进料热状态参数：冷液进料q1、饱和液体进料q=1、汽液混合进料0q1、饱和蒸汽进料q=0、过热蒸汽进料q0。 3）进料线方程yqxxF，进料线的意义：精馏段与提馏段两段操作线的交点轨迹。 q1q1 二、操作线的绘制（学生独立完成） 步骤： 1、精馏段操作线 2、进料线，并与精馏段操作线有一交点 3、提馏段操作线 职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《化工单元操作》课程电子教案

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教 师 姓 名 授课班级 课程名称 授课教室 化工单元操作 理实一体化教室 授课形式授课日期 理论、讲授 章节名称 项目八：精馏及设备操作 任务2：精馏过程工艺参数的确定 精馏塔计算（三） 教学目的 熟悉理论塔板的概念，掌握理论塔板的逐板计算法和图解法，适宜进料板位置的确定，塔板效率的概念和确定。 知识点 理论塔板与实际塔板的概念，理论塔板的计算方法，适宜进料板位置。 重点难点 理论塔板的概念，理论塔板的逐板计算法和图解法，适宜进料板位置的确定。 更新知识 删补内容 默弗里单板效率的概念和计算。 方法手段 讲授、图片、动画，学生练习 作业布置 7-10，7-11 课后体会 职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《化工单元操作》课程电子教案

授课主要内容、课时分配、版书设计

项目八：精馏及设备操作 精馏塔计算（三） 一、精馏塔塔板层数的确定 1、理论塔板的概念 汽液两相在塔板上充分接触，使离开塔板的两相温度相同，且两相组成互为平衡，则称该塔板为理论塔板。 2、理论塔板层数的确定 （1）逐板计算法：计算方法是交替使用平衡关系和操作关系。（计算量大，但精确） （2）图解法（适宜进料板的位置确定，提前进料和推迟进料对理论板数的影响） （3）捷算法 简单介绍（吉利兰图的使用） 3、理论板数的求解（逐板计算法和图解法，学生独立完成） 进料板位置对理论塔板数的影响 图解法求理论塔板数 二、实际塔板数和板效率 1、全塔效率 在塔的实际操作中，由于汽、液两相接触的时间和接触面积都是有限的，一般不可能达到平衡，即每一层塔板实际的分离作用低于理论塔板。因此对一定的分离要求精馏塔，所需的实际塔板数要比所需的理论塔板数多。在指定的分离条件下，所需的理论塔板数NT（不包括塔釜）与实际塔板数N之比称为全塔效率，用符号ET表示。ET2、单板效率 默弗里板效率：气相单板效率EmVNT Nxn1xnynyn1E；液相单板效率 mLxn1xnynyn13、全塔效率与单板效率的计算（学生独立完成）

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教 师 姓 名 授课班级 课程名称 授课教室 化工单元操作 理实一体化教室 授课形式授课日期 理论、讲授 章节名称 项目八：精馏及设备操作 任务2：精馏过程工艺参数的确定 精馏塔计算（四） 掌握回流比对精馏的影响，全回流和最小理论塔板数的概念和确定，最小回流比的确定和适宜回流比的确定。掌握回流比对精馏操作及费用的影响。 教学目的 知识点 全回流和最小理论塔板数的概念和确定，最小回流比的确定和适宜回流比的确定。 重点难点 最小理论塔板数和最小回流比的确定，回流比大小的计算。 更新知识 删补内容 总费用、设备费及操作费，操作线及方程，填料精馏塔填料层高度计算。 方法手段 讲授、图片、动画，学生计算 作业布置 课后体会7-16，7-17，7-18 授课主要内容、课时分配、版书设计

职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《化工单元操作》课程电子教案 项目八：精馏及设备操作 任务2：精馏过程工艺参数的确定 精馏塔计算（四） 一、填料精馏塔的填料层高度确定（简介） 填料层高度=理论塔板数（NT）等板高度（H.E.T.P） （等板高度一般由实验测定） 二、回流比的影响及其选择 （一）全回流和最少理论塔板数 回流比的最大极限，此时操作过程没有产品，操作线斜率为1，对应的塔板数为最少，仅用于精馏开车阶段和科研工作。 （二）最小回流比 回流比最小极限，对应的塔板数为无穷多，确定计算方法。 RminxDyqyqxq 全回流及最少理论塔板数 最小回流比的确定 （三）适宜回流比的确定 分析回流比大小对精馏设备费用和操作费用的影响。以精馏过程的设备费用与操作费用之和最小为原则来确定适宜回流比。一般取最小回流比的1.1~2.0倍。 三、回流比的计算（实例、学生独立完成）