精餾段和提餾段操作線方程

1、精餾段和提餾段操作線方程教學(xué)設(shè)計(jì)課程名稱 化工單元操作課 題精餾段和提餾段操作線方程授課對象 中職二年級學(xué)生課 型理論課授課人數(shù) 48人課 時1教材分析教學(xué)目標(biāo)1.知識與技能：通過學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握精餾段和提餾段操作線方程。2.過程與方法：學(xué)生能通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，分析解決實(shí)際問題，培養(yǎng)合作意識和創(chuàng)造性思維能力。3.情感態(tài)度與價值觀：通過學(xué)習(xí)本節(jié)課，學(xué)生能正確對待學(xué)習(xí)，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，尋找有效的學(xué)習(xí)方法。教學(xué)重點(diǎn)精餾段和提餾段操作線方程及其畫法、有關(guān)計(jì)算教學(xué)難點(diǎn)精餾段和提餾段操作線方程的推導(dǎo)教學(xué)方式以PPT展示、黑板講授相結(jié)合為主，啟發(fā)、提問、討論等多種方法相結(jié)合。課前準(zhǔn)備1.全班分為8個學(xué)習(xí)小

2、組，選好小組長；2.多媒體課件ppt；3.預(yù)習(xí)課本上精餾段和提餾段操作線方程有關(guān)內(nèi)容。教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動時間復(fù)習(xí)回顧導(dǎo)入新知復(fù)習(xí)：精餾塔全塔物料衡算方程導(dǎo)入：在化工專業(yè)春季高考中，精餾的計(jì)算上非常重要的，特備上有關(guān)操作線方程的計(jì)算。今天我們就來學(xué)習(xí)精餾段和提餾段操作線方程及其計(jì)算?；卮穑嚎偽锪虾馑悖?F=D+W 易揮發(fā)組分衡算： FxF=DxD +WxW講授新知講述：在精餾塔中，任意塔板（n 板）下降的液相組成xn與由其下一層塔板（n+1板）上升的蒸汽組成yn+1之間的關(guān)系稱之為操作關(guān)系，描述它們之間關(guān)系的方程稱為操作線方程。操作線方程可通過塔板間的物料衡算求得。在連續(xù)精餾塔中，

3、因原料液不斷從塔的中部加入，致使精餾段和提餾段具有不同的操作關(guān)系，現(xiàn)分別予以討論。學(xué)生聆聽、記憶講授新知講述：1、 精餾段操作線方程在圖片虛線范圍（包括精餾段的第n+1層板以上塔段及冷凝器）內(nèi)作物料衡算，以單位時間為基準(zhǔn)，可得：總物料衡算：V=L+D易揮發(fā)組分的物料衡算： V yn+1=Lxn+DxD 式中：V精餾段內(nèi)每塊塔板上升的蒸汽摩爾流量，kmol/h；L精餾段內(nèi)每塊塔板下降的液體摩爾流量，kmol/h；yn+1從精餾段第n+1板上升的蒸汽組成，摩爾分率；xn從精餾段第n板下降的液體組成，摩爾分率。將以上兩式聯(lián)立后，有：令R=L/D，R 稱為回流比，于是上式可寫作： 以上兩式均稱為精餾段

4、操作線方程。 點(diǎn)評小組的發(fā)言：（略）聆聽并看下圖學(xué)生書寫記憶：分析歸納：(小組發(fā)言)關(guān)于精餾段操作線方程的兩點(diǎn)討論（1）該方程表示在一定操作條件下，從任意板下降的液體組成xn 和與其相鄰的下一層板上升的蒸汽組成yn+1 之間的關(guān)系。 （2）該方程為一直線方程，該直線過對角線上a(xD，xD)點(diǎn)，以R/(R+1)為斜率，或在y軸上的截距為xD/(R+1)。講授新知講述：2、 提餾段操作線方程在圖虛線范圍（包括提餾段第m層板以下塔段及再沸器）內(nèi)作物料衡算，以單位時間為基準(zhǔn)，可得：總物料衡算：L=V+W 易揮發(fā)組分衡算：Lxm=Vym+1+WxW 式中：L提餾段中每塊塔板下降的液體流量，kmol/h

5、；V提餾段中每塊塔板上升的蒸汽流量，kmol/h；xm提餾段第m塊塔板下降液體中易揮發(fā)組分的摩爾分率；ym+1提餾段第m+1塊塔板上升蒸汽中易揮發(fā)組分的摩爾分率。將以上兩式聯(lián)立后，有：或上式兩式均稱為提餾段操作線方程。提餾操作線方程的其他表現(xiàn)形式令：，R稱為再沸比再沸比R是提餾段內(nèi)各塊塔板下降的液體量與塔底引出的釜液（餾殘液）量之比。則提餾操作線可改寫為： 聆聽并看下圖學(xué)生書寫記憶：分析歸納：(小組發(fā)言)關(guān)于提餾段操作線方程的兩點(diǎn)討論（1）該方程表示在一定操作條件下，提餾段內(nèi)自任意板下降的液體組成xm，和與其相鄰的下一層板上升蒸汽組成ym+1之間的關(guān)系。（2）提餾段操作線方程為一直線方程，在定

6、常連續(xù)操作過程中，該直線過對角線上b(xw，xw)點(diǎn)，以L/V為斜率，或在y軸上的截距為WxW/V。典型例題投影：將含24%（摩爾分?jǐn)?shù)，下同）易揮發(fā)組分的某液體混合物送入一連續(xù)精餾塔中。要求餾出液含95%易揮發(fā)組分，釜液含3%易揮發(fā)組分。送入冷凝器的蒸氣量為850kmol/h，流入精餾塔的回流液為670kmol/h，試求：1、每小時能獲得多少kmol/h的餾出液？多少kmol/h的釜液？2、回流比R為多少？3、寫出精餾段操作線方程；4、若進(jìn)料為飽和液體，寫出提餾操作線方程。學(xué)生討論、作答：小組代表發(fā)言具體答案見ppt講授新知3、 操作線的作法講述：用圖解法求理論板層數(shù)時，需先在xy圖上作出精餾

7、段和提餾段的操作線。前已述及，精餾段和提餾段的操作線方程在xy圖上均為直線。作圖時，先找出操作線與對角線的交點(diǎn)，然后根據(jù)已知條件求出操作線的斜率（或截距），即可作出操作線。（1）精餾段操作線的作法由：當(dāng) xnxD時， yn+1xD。 說明精餾線有一點(diǎn)其橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)相等，這一點(diǎn)必然落在對角線上，可從對角線上查找。由分離要求xD和經(jīng)確定的回流比R可計(jì)算出截距xD/(R1)。由一點(diǎn)加上截距（兩點(diǎn)式）在xy圖上作出直線即為精餾操作線。學(xué)生活動：練習(xí)繪制精餾段操作線的方法。如下圖中的直線ab所示（2）提餾段操作線的作法由：當(dāng) xmxW 時，ym+1xW 。 說明提餾線也有一點(diǎn)其橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)相等，這一

8、點(diǎn)必然落在對角線上，可從對角線上查找。由分離要求 xW 和經(jīng)確定的再沸比 R 可計(jì)算出截距xW/(R 1)。由一點(diǎn)加上截距（兩點(diǎn)式）在xy圖上作出直線即為提餾操作線。由圖可看出，提餾段操作線的截距數(shù)值很小。因此，提餾段操作線不易準(zhǔn)確作出，且這種作圖方法不能直接反映出進(jìn)料熱狀況的影響。故提餾段操作線通常按以下方法作出（兩點(diǎn)式） 。先確定提餾段操作線與對角線的交點(diǎn)c，再找出提餾段操作線與精餾段操作線的交點(diǎn)d（其坐標(biāo)可聯(lián)立兩操作線方程求得），直線cd即為提餾段操作線。學(xué)生活動：練習(xí)繪制提餾段操作線的方法。如下圖中的直線cd所示課堂練習(xí)選擇題：見ppt點(diǎn)評學(xué)生練習(xí)情況學(xué)生完成練習(xí)計(jì)算題：一連續(xù)精餾塔，泡點(diǎn)進(jìn)料。已知操作線方程如下