全塔物料量守恒.DOC

章 节名 称 项目六：精馏 任务2-精馏塔的结构尺寸的计算（N理论计算） 授 课安 排 授 课时 数 4 授 课时 间 2012.11.21/22 授 课方 法 教、学、做 授 课 教 具 PPT课件、学生准备计算画图用具 教 学目 的 通过学生自学及教师讲解，让学生理解精馏计算的两个假设，掌握精馏塔的物料衡算方程及其应用，理解精馏操作线方程的表示方法及用于计算N理论的方法。 教 学重 点 1.精馏塔的物料衡算分析及操作线方程的意义； 2.N理论的影响因素的分析及计算方法。 教 学 难 点 1.精馏计算的两个假设； 2.回流比R对N理论的影响。 【复 习】 【导入新课】 『引 语』 难点理解概念 理论板、恒摩尔流。 采用图片、动画及分析的方法进行教学。 物料衡算需注意两个问题： 1、衡算范围；2、衡算基准。 「要求自主学习的基础上完成子任务1。 L1=L2…=Ln=L 提馏段：L1’=L2’…=Lm’=L’（但L与L’不一定相等） ②恒摩尔汽流 精馏段：V1=V2=V3=Vn=V； 提馏段：V1’=V2’…=Vm’=V’（但V与V’不一定相同） 二、全塔物料衡算 对全塔进行物料衡算得： F=D+W （全塔物料量守恒） F xF=D xD+W xW （全塔轻组分的量守恒） 【重点分析】方程的意义及应用 「要求」学生依据全塔物料衡算的方法完成精馏段和提馏段操作线方程的推导，并理解方程的意义。 【难点】引导学生分析进料热状态对提馏段操作线方程的影响，并进一步影响精馏塔塔板数-即分离任务与分离设备的关系。 馏出液的采出率D/F、残液的采出率W/F及回收率均与xF、 xD 、xW有关而与原料的量无关。 【子任务2】 完成上述分离任务和要求，若回流比R=3，泡点进料，需要的精馏塔的塔板数为多少？ 三、精馏操作线方程 1、精馏段物料衡算（精馏段操作线方程） 精馏段总物料衡算： V=L+D 对易挥发组分作物衡算：V.yn+1=L.xn+D.xD 则：yn+1=R xn/(R+1)+ xD/(R+1) 其中：R=L/D 　 精馏段的操作线方程仅与Ｒ.xD有关，在稳定操作中Ｒyn+1之间的关系。 2、提馏段操作线方程 提馏段总物料衡算: Lˊ=Vˊ+W 对易挥发组分作物料衡算:Lˊxm = Vˊym+1+W xW 提馏段操作线方程式： 从提馏段操作线方程中看到有L’，我们发现L’除与L有关外，还受进料量及其进料热状况的影响，因此，需对进料热状况作分析，从而确定L’的数值，这就符合了我们讲的L与L’不一定相等。 四、进料热状态对操作线的影响 1、进料的五种热状态（用δ表示） 冷液进料、泡点进料或饱和液进料、汽液混合进料、露点或饱和蒸汽进料、过热蒸汽进料。 【关注】进料状态与进料线的位置关系。 「要求」老师引导学生边分析边作图。 【难点】三线共点的意义。 【板书】作图求提馏段操作线的过程。 【重点注意】 N理论确定的方法。 「要求」学生作业上完成逐板计算N理论；课堂上完成作图求解N理论，即完成子任务2。 【板书】作图计算N理论的过程。 2、热状态参数 对进料板作总物料衡算及衡算可知：每进一千摩尔（１kmol）进料提馏段比精馏段增加的液相摩尔数，即为热状态参数的物理意义。 3、进料线方程和进料线 进料线方程：是描述两操作线交点轨迹的方程。 4、作图法求提馏段操作线： 由δ和xF作进料线ef，与精馏段操作线交于d点。在对角线上找到c点。联接两点即得提馏段操作线。 五、理论塔板数的计算 1、理论塔板数的求法 确定原则：交替使用平衡关系和操作关系，操作关系就是相邻两块塔板液相组成和汽相组成之间的关系。为是理论板，所以离开该板时汽液达到平衡状态，因此只要交替使用平衡关系和操作关系就可算出理论塔板数。 ⑴逐板计算法--操作线方程与相平衡方程交替使用。 ⑵图解法--求算理论塔板数 即作图求塔板层数(在操作线与平衡线之间画阶梯) ①画平衡线AMB ②画操作线-精馏段操作线ab、进料线ef、提馏段操作线cd； ③在平衡线与操作线ab、cd之间画梯级一直画阶梯到X≤Xw为止（注意当阶梯跨过d时，一定要改操作线，即由ab改为cd。 『参考教材』 1、谭天恩主编.化工原理.北京：化学工业出版社，1984 2、陆美娟主编.化工原理.北京：化学工业出版社，2003 ⑶适宜进料板位置的确定 两段操作线交点处所对应的阶梯为适宜进料板位置，提前会推迟都会引起所需板数增多。 2、实际塔板数和板效率-注意概念 ⑴总板效率（经验公式估算） ⑵单板效率 说明：实际计算中，采用的板效率依据需要采用。 【小 结】本讲要求学生理解两个假设和进料热状态对提馏段操作线的影响，