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1、奇源福女技木孽陵授课教案授课日期课时课型（请打J）理论课0实验课习题课口上机课其他口授课章、节或主题任务1:酒精回收提纯初步方案的制定教学目的要求：能力目标1.能根据工艺要求选用分离方法；2.会根据物料性质与分离要求选用蒸储方法、设备类型与确定基本流程。知识目标1.了解传质分离技术的各种方法及适用情况；2.了解蒸憎方法及适用情况；3.了解蒸储分离设备、精储实训装置与流程。素质目标1.培养团队合作精神、认真钻研、勤于思考的学习态度；2.建立化工生产的安全、环保意识；3.培养学生的文字组织与语言表达能力。教学重点及难点：1 .能根据工艺要求选用分离方法；2 .会根据物料性质与分离要求选用蒸储方法、
2、设备类型与确定基本流程。教学设计（可附页）说明一、项目梗概某公司乙醇回收车间，要从20%的乙醇-水溶液中回收乙醇，原料最大处理量为20Lh,要求回收乙醇的浓度达90%（质量%）以上。任务L酒精回收提纯初步方案的制定；任务2：酒精蒸储回收工艺条件的确定；任务3：酒精回收的仿真操作；创设情景，导入任务。作业与思考题：P51简答题1、3计算题1、2课后回忆：任课教师教研室主任签字教学设计任务4：酒精回收操作规程的编制；任务5：酒精回收的操作；任务6：酒精回收操作中异常现象的判别及处理。二、任务1实施步骤序号步骤名称教学内容教师活动学生活动时间分配（分）工具与材料课内/课外1告知告知任务一学习目标告知
3、听、记录15多媒体课内2布置任务确定分离方法告知听、记录5多媒体课内3分组完成确定分离方法指导、检查自习、讨论、记录、提问45多媒体课内4集中汇报与小组互评确定分离方法聆听、记录、提问代表发言、思考、回答问题10多媒体课内5教师点评与方案修改确定分离方法点评、提问听、思考、回答问题15多媒体课内7分组完成确定蒸储方法与设备类型指导、检查自习、讨论、记录、提问、看录象等60多媒体课内8集中汇报与小组互评确定蒸方法与设备类型聆听、记录、提问代表发言、思考、回答问题10多媒体课内9教师点评与方案修改确定蒸储方法与设备类型点评、提问听、思考、回答问题15多媒体课内10布置任务通过二组分溶液精偏分离的影
4、响因素分析以确定精储操作工艺条件告知听、记录5多媒体课内三、教师点评知识教学设计说明一、蒸馈综述蒸储是分离液体均相混合物最早实现工业化的典型单元操作。它是通过加热造成汽液两相体系，利用混合物中各组分挥发性不同而达到分离的目的。混合物中挥发能力高的组分称为易挥发组分或轻组分，把挥发能力低的组分称为难挥发组分或重组分。二、蒸储操作的分类表1蒸馆操作的分类分类特点及应用按蒸馀方式分类平衡蒸储平衡蒸储和简单蒸储，只能达到有限程度的提浓而不可能满足高纯度的分离要求。常用于混合物中各组分的挥发度相差较大，对分离要求又不高的场合。简单蒸储精储精储是借助回流技术来实现高纯度和高回收率的分离操作。特殊精馀特殊精
5、储适用于普通精饵难以分离或无法分离的物系。按操作压力分类加压精储常压精偏真空精储常压下为气态（如空气）或常压下沸点为室温的混合物，常采用加压蒸储；对于常压下沸点较高（一般高于15（C）或高温卜.易发生分解，聚合等变质现象的热敏性物料宜采用真空蒸憎，以降低操作温度。按被分离混合物中组分的数目分类两组分精储多组分精储工业生产中，绝大多数为多组分精偏，多组分精储过程更复杂按操作流程分类间歇精播连续精储间歇操作是不稔定操作，主要应用于小规模、多品种或某些有特殊要求的场合，工业中以连续精馀为主。三、板式塔板式塔：塔内沿塔高装有若干层塔板，相邻两板有一定的间隔距离。塔内气、液两相在塔板上互相接触，进行传热
6、和传质，属于逐级接触式塔设备。（一）板式塔的结构板式塔结构如图I所示。它是由圆柱形壳体、塔板、气体和液体进、出口等部件组成的。操作时，塔内液体依靠重力作用，自上而下流经各层塔板，并在每层塔板上保持一定的液层，最后由塔底排出。气体则在压力差的推动下，自下而上穿过各层塔板上的液层，在液层中气液两相密切而充分的接触，进行传质传热，分类结构特点应用铝流塔板塔板间设有降液管。液体横向流过塔板，气体经过塔板上的孔道上升，在塔板上气、液两相呈错流接触，如图2(a)所示。适当安排降液管位置和溢流堰高度，可以控制板上液层厚度，从而获得较高的传质效率。但是降液管约占塔板面积的20%,影响了塔的生产能力，而且，液体
7、横过塔板时要克服各种阻力，引起液面落差，液面落差大时，能引起板上气体分布不均匀，降低分离效率。应用广泛。逆流塔板塔板间无降液管，气、液同时由板上孔道逆向穿流而过，如图2(b)所示结构简单、板面利用充分，无液面落差，气体分布均匀，但需要较高的气速才能维持板上液层，操作弹性小，效率低，应用不及错流塔板广泛。教学设计最后由塔顶排出。在塔中，使两相呈逆流流动，以提供最大的传质推动力。塔板是板式塔的核心构件，其功能是提供气、液两相保持充分接触的场所，使之能在良好的条件下进行传质和传热过程。图2塔板分类 塔板有错、逆流两种，见表2。表2塔板的分类图I板式塔结构I-塔体；2-塔板；3-溢流堰；4-受液盘;5
8、-降液管本章只介绍错流塔板。按照塔板上气液接触元件不同，可分为多种型式，见表3-2。表3塔板的类型教学设计说明分类结构特点泡罩塔板每层塔板上开有圆形孔，孔上焊有若干短管作为升气管。升气管高出液面，故板上液体不会从中漏下。升气管上盖有泡罩，泡年分圆形和条形两种，多数选用圆形泡罩，其尺寸一般为80mm,100mm,150mm三种直径，其下部周边开有许多齿缝。优点：低气速下操作不会发生严重漏液现象，有较好的操作弹性；塔板不易堵塞，对于各种物料的适应性强。缺点，塔板结构复杂，金属耗量大，造价高：板上液层厚，气体流径曲折，塔板压降大，生产能力及板效率低。近年来已很少应用。筛板在塔板上开有许多均匀分布的筛
9、孔，筛孔在塔板上作正三角形排列，孔径一般为38mm,孔心距与孔径之比常在2.54.0范围内。板上设置溢流堰，以使板上维持一定深度的液层优点：结构简单，金属耗量小，造价低廉：气体压降小，板上液面落差也较小，其生产能力及板效率较高。缺点：操作弹性范围较窄，小孔筛板容易堵塞，不宜处理易结焦、粘度大的物料。近年来对大孔（直径IOmm以上）筛板的研究和应用有所进展。浮阀塔板阀片可随气速变化而升降。阀片上装有限位的三条腿，插入阀孔后将阀腿底脚旋转90。，限制操作忖阀片在板上升起的最大高度，使阀片不被气体吹走。阀片周边冲出几个略向下弯的定距片。浮阀的类型很多，常用的有Fl型、V-4型及T型等。优点：结构简单
10、，制造方便，造价低。塔板的开孔面积大，生产能力大。操作弹性大。塔板效率高。缺点：不易处理易结焦、粘度大的物料：操作中有时会发生阀片脱落或卡死等现象，使塔板效率和操作弹性下降。应用广泛。喷射型结板舌形塔板在塔板上开出许多舌型孔，向塔板液流出口处张开，张角20。左右。舌片与板面成一定的角度，按一定规律排布，塔板出口不设溢流堰，降液管面积也比一般塔板大些。优点：开孔率较大，故可采用较大空速，生产能力大；传质效率高；塔板压降小。缺点：操作弹性小；板上液流易将气泡带到F层塔板，使板效率卜降。浮舌塔板将固定舌片用可上下浮动的舌片替代。生产能力大，操作弹性大，压降小。斜孔塔板在塔板上冲有一定形状的斜孔，斜孔
11、开口方向与液流方向垂直，相邻两排斜孔的开口方向相反，如图。生产能力比浮阀塔大30%左右，结构简单，加工制造方便，是一种性能优良的塔板。教学设计说明网孔塔板在塔板上冲压出许多网状定向切口，网孔的开口方向与塔板水平夹角约为30%有效张口高度为25mm,如图3-9所示。具有处理能力大、压力降低、塔板效率高等优点，特别适用于大型化生产。工业上常用的几种塔板的性能比较见表4o表4常见塔板的性能比较塔板类型相对生产能力相对塔板效率操作弹性压力降结构成本泡罩塔板筛板浮阀塔板舌形塔板斜孔塔板1.01.21.41.2 1.31.3 1.51.5 1.81.01.11.11.21.11.1中低大小中高低1I1低低
12、复杂简单一般简单简单1.00.40.50.70.80.50.60.50.6汴潺旗如拉求孽陵授课教案授课日期课时课型（请打J）理论课口实验课口习题课口上机课其他口授课章、节或主题任务2：酒精蒸馈回收工艺条件的确定（1）教学目的要求：能力目标1.能通过计算选择具体的精储方法；2.会正确使用常用工程计算图表。知识目标1.理解蒸储与精储的原理；2.理解二组分理想溶液的汽-液相平衡关系与表示法；3.掌握全塔物料衡算素质目标1.培养团队合作精神、认真钻研、勤于思考的学习态度；2.建立化工生产的安全、环保意识；3.培养学生的文字组织与语言表达能力。教学重点及难点：1 .理解蒸储与精馈的原理；2 .汽-液相平
13、衡关系与表示法。教学设计（可附页）说明一、项目梗概某公司乙醇回收车间，要从20%的乙醇-水溶液中回收乙醇，原料最大处理量为20Lh,要求回收乙醇的浓度达90%（质量%）以上。任务1：酒精回收提纯初步方案的制定；任务2：酒精蒸馈回收工艺条件的确定；任务3：酒精回收的仿真操作；创设情景，导入任务。作业与思考题：P512,二2、3、4、5课后回忆：任课教师教研室主任签字汴潺旗如技木孽陵授课教案附页教学设计任务4：酒精回收操作规程的编制；任务5：酒精回收的操作；任务6：酒精回收操作中异常现象的判别及处理。二、任务2实施步骤序号步骤名称教学内容教师活动学生活动时间分配（分）工具与材料课内/课外1告知回顾
14、与告知项目任务告知听、记录5多媒体课内4集中汇报与小组互评汽液相平衡,气液相平衡关系,精循原理，物料衡算聆听、记录、提问代表发言、思考、回答问题55多媒体课内5教师点评汽液相平衡,气液相平衡关系，精储原理，物料衡算点评、提问听、思考、回答问题70多媒体课内6修改方案与分组完成精储原理指导、检查自习、讨论、记录、提问40实训室课内10布置任务精储过程的物料衡算级操作线方程告知听、记录10/180多媒体课内/课外三、教师点评知识教学设计说明一、双组分理想溶液的气液相平衡根据溶液中同分子间与异分子间作用力的差异，溶液可分为理想溶液和非理想溶液。理想溶液实际上并不存在，但是在低压下当组成溶液的物质分子
15、结构及化学性质相近时，如苯一甲苯，甲醇一乙醇，正己烷一正庚烷以及石油化工中所处理的大部分炫类混合物等可视为理想溶液。溶液的气液相平衡是精馆操作分析和过程计算的重要依据。汽液相平衡是指溶液与其上方蒸汽达到平衡时汽液两相间各组分组成之间的关系。用相图来表达气液相平衡关系比较直观、清晰，而且影响精镭的因素可在相图上直接反映出来，对于双组分精储过程的分析和计算非常方便。精蚀中常用的相图有以下两种。1.沸点一组成图（1）结构/一X-y图数据通常由实验测得。以苯-甲苯混合液为例，在常压下，其fxy图如图1所示，以温度，为纵坐标，液相组成以和汽相组成为为横坐标（x,y均指易挥发组分的摩尔分数）。图中有两条曲
16、线，下曲线表示平衡时液相组成与温度的关系，称为液相线，上曲线表示平衡时汽相组成与温度的关系，称为汽相线。两条曲线将整个/一工一y图分成三个区域，液相线以下代表尚未沸腾的液体，称为液相区。汽相线以上代表过热蒸汽区。被两曲线包围的部分为汽液共存区。（2）应用在恒定总压下，组成为X,温度为h（图中的点A）的混合液升温至t2（点J）时，溶液开始沸腾，产生第一个汽泡，相应的温度B称为泡点，产生的第一个气泡组成为y（点C）。同样，组成为y、温度为t4（点B）的过热蒸汽冷却至温度t3（点H）时，混合气体开始冷凝产生第一滴液滴，相应的温度白称为露点，凝结出第一个液滴的组成为x（点Q）。F、E两点为纯苯和纯甲苯
17、的沸点。教学设计图2苯一甲苯物系的y-X图应用/-X-y图，可以求取任一沸点的气液相平衡组成。当某混合物系的总组成与温度位于点K时，则此物系被分成互成平衡的汽液两相，其液相和汽相组成分别用L、G两点表示。两相的量由杠杆规则确定。操作中，根据塔顶、塔底温度，确定产品的组成，判定是否合乎质量要求；反之，则可以根据塔顶、塔底产品的组成，判定温度是否合适。2.气液相平衡图在两组分精储的图解计算中，应用一定总压下的,，一X图非常方便快捷。），一X图表示在恒定的外压下,蒸气组成y和与之相平衡的液相组成X之间的关系。图2是101.3kPa的总压下，苯一甲苯混合物系的丁一.1图，它表示不同温度下互成平衡的汽液
18、两相组成y与X的关系。图中任意点D表示组成为Xi的液相与组教学设计说明成为y的气相互相平衡。图中对角线)，=X,为辅助线。两相达到平衡时，气相中易挥发组分的浓度大于液相中易挥发组分的浓度，即yX,故平衡线位于对角线的上方。平衡线离对角线越远，说明互成平衡的气液两相浓度差别越大，溶液就越容易分离。常见两组分物系常压下的平衡数据，可从物理化学或化工手册中查得。二、相对挥发度溶液中两组分的挥发度之比称为两组分的相对挥发度，用表示。例如，cab表示溶液中组分A对组分B的相对挥发度，根据定义%产么=吆(1)vBPBIXBPbxA若气体服从道尔顿压分压定律，则如产梦(2)pyliAynA对于理想溶液，因其
19、服从拉乌尔定律，则=4Pr式(3)说明理想溶液的相对挥发度等于同温度下纯组分A和纯组分B的饱和蒸气压之比P/、随温度而变化，但Papj随温度变化不大，故一般可将。视为常数，计算时可取其平均值。四、相平衡方程对于二元体系，切=14，yB=-yA，通常认为A为易挥发组分，B为难挥发组分，略去下标A、B,则式(2)可得axzzly=(4)1+(a-l)x上式称为相平衡方程，在精馆计算中用式(4)来表示气液相平衡关系更为教学设计简便。图3多次部分汽化和多次部分 冷凝示意图由式(4)可知，当=1时，y=X,气液相组成相同，二元体系不能用普通精馆法分离；当l时，分析式(4)可知，yo。越大，y比X大得越多
20、，互I成平衡的气液两相浓度差别越大，组分A和B越易分离。因此由值的大小可以判断溶液是否能用普通精值方法分离及分离的难易程度。五、精馆原理平衡蒸馆仅通过一次部分汽化，只能部分地分离混合液中的组分，若进行多次的部分汽化和部分冷凝，便可使混合液中各组分几乎完全分离。1 .多次部分汽化和多次部分冷凝如图3,组成为XF的原料液加热至泡点以上，如温度为3使其部分汽化，并将汽相和液相分开，汽相组成为y,液相组成为X”且必有yXFx若将组成为y的汽相混合物进行部分冷凝，则可得到汽相组成为y?与液相组成为X2的平衡两相，且yzy;若将组成为y2的汽相混合物进行部分冷凝，则可得到汽相组成为y3与液相组成为X3的平
21、衡两相，且y3y2y；同理，若将组成为Xi的液体加热，使之部分汽化，可得到汽相组成为yd与液相组成为X2的平衡液两相，且X2X,若将组成为X2的液体进行部分汽化，则可得到汽相组成为y3与液相组成为x3的平衡两相，且X32rn-,因而上升蒸气与下降液体必然发生热量交换，蒸气放出热量，自身发生部分冷凝，而液体吸收热量，自身发生部分气化。由于上升蒸气与下降液体的浓度互相不平衡，如图5所示，液相部分气化时易挥发组分向气相扩散，气相部分冷凝时难挥发组分向液相扩散。结果下降液体中易挥发组分浓度降低，难挥发组分浓度升高；上升蒸气中易挥发组分浓度升高，难挥发组分浓度下降。若上升蒸气与下降液体在第块板上接触时间
22、足够长，两者温度将相等，都等于G气液两相组成与%相互平衡，称此塔板为理论塔板。实际上，塔板上的气液两相接触时间有限，气液两相组成只能趋于平衡。由以上分析可知，气液相通过一层塔板，同时发生一次部分汽化和一次部分冷凝。通过多层塔板，即同时进行了多次进行部分汽化和多次部分冷凝，最后，在塔顶得到的气相为较纯的易挥发组分，在塔底得到的液相为较纯的难挥发组分,从而达到所要求的分离程度。教学设计3 .精馈必要条件为实现分离操作，除了需要有足够层数塔板的精储塔之外，还必须从塔底引入上升蒸汽流（气相回流）和从塔顶引入下降的液流（液相回流），以建立气液两相体系。塔底上升蒸汽和塔顶液相回流是保证精馈操作过程连续稳定
23、进行的必要条件。没有回流，塔板上就没有气液两相的接触，就没有质量交换和热量交换，也就没有轻、重组分的分离。六、精馈操作流程精馅塔塔网产品 7-00- D连续精储装置流程如 图6所示。以板式塔为例， 原料液预热至指定的温度 后从塔的中段适当位置加 入精储塔，与塔上部下降的图6连续精馀流程精谯过程可连续操作，也可间歇操作。精馈装置系统一般都应由精储塔、塔顶冷凝器、塔底再沸器等相关设备组成，有时还要配原料预热器、产品冷却器、回流用泵等辅助设备。液体汇合，然后逐板下流,最后流入塔底，部分液体作为塔底产品，其主要成分为难挥发组分，另一部分液体在再沸器中被加热，产生蒸气，蒸气逐板上升，最后进入塔顶冷凝器中
24、，经冷凝器冷凝为液体，进入回流罐，一部分液体作为塔顶产品，其主要成分为易挥发组分，另一部分回流作为塔中的下降液体。七、全塔物料衡算通过对精储塔的全塔物料衡算,图7全塔物料衡算教学设计通常，将原料加入的那层塔板称为加料板。加料板以上部分，起精制原料中易挥发组分的作用，称为精馆段，塔顶产品称为储出液。加料板以下部分(含加料板)，起提浓原料中难挥发组分的作用，称为提馈段，从塔釜排出的液体称为塔底产品或釜残液。可以确定馈出液及釜液的流量及组成。稳定连续操作的精储塔作全塔物料衡算，如图7,并以单位时间为基准。总物料衡算：F=D+W(5)易挥发组分衡算：FXF=Dxd+WXw(6)式中F、D、W分别为原料
25、、塔顶产品和塔底产品的流量，Kmol/h；xf、xd、Xw分别为原料、塔顶产品和塔底产品中易挥发组分的摩尔分数。式(5)、(6)称为全塔物料衡算式。应用全塔物料衡算式可确定产品流量及组成。一般称BXlO0%为偏出液的采出率，100%为易挥发组分的回收FFXF率。【例31】每小时将15000kg,含苯40%和含甲苯60%的溶液，在连续精馆塔中进行分离，要求将混合液分离为含苯97%的馆出液和釜残液中含苯不高于2%(以上均为质量百分数)。操作压力为101.3kPa.试求循出液及釜残液的流量及组成，以千摩尔流量及摩尔分数表示。沟源福女技术孽院授课教案授课日期课时课型（请打J）理论课口实验课口习题课口上
26、机课其他口授课章、节或主题任务2：酒精蒸储回收工艺条件的确定（2）教学目的要求：能力目标1.能选择精储操作的合适进料状态；2.正确使用操作线方程进行工艺计算。知识目标1.掌握精储操作中进料状态的影响；2.掌握精储操作线方程；3.掌握精储q线方程。素质目标1.培养团队合作精神、认真钻研、勤于思考的学习态度；2.建立化工生产的安全、环保意识；3.培养学生的文字组织与语言表达能力。教学重点及难点：1.理解精储操作的影响因素；2.掌握精微操作操作条件的确定方法；3.掌握理论塔板数的计算方法。教学设计（可附页）说明一、项目梗概某公司乙醇回收车间，要从20%的乙醇-水溶液中回收乙醇，原料最大处理量为20L
27、h,要求回收乙醇的浓度达90%（质量%）以上。任务1：酒精回收提纯初步方案的制定；任务2：酒精蒸馆回收工艺条件的确定；任务3：酒精回收的仿真操作；创设情景，导入任务。作业与思考题：P52二8、9、11课后回忆：任课教师教研室主任签字汴潺旗如技木孽陵授课教案附页教学设计任务4：酒精回收操作规程的编制；任务5：酒精回收的操作；任务6：酒精回收操作中异常现象的判别及处理。二、任务2实施步骤序号步骤名称教学内容教师活动学生活动时间分配（分）工具与材料课内/课外1回顾与告知告知教学目标与回顾项目任务告知听、记录5多媒体课内2集中汇报与小组互评精馈过程的物料衡算级操作线方程，进料状态聆听、记录、提问代表发
28、言、思考、回答问题60多媒体课内3教师点评精储过程的物料衡算级操作线方程，进料状态点评、提问听、思考、回答问题70多媒体课内4修改方案精微过程的物料衡算级操作线方程，进料状态指导、检查自习、讨论、记录、提问35实训室、资料室课内5布置任务塔板数的计算告知听、记录10/180多媒体课内/课外三、教师点评知识一、操作线方程精储塔内任意板下降液相组成X及由其下一层板上升的蒸汽组成），+1之间关系称为操作关系。描述精储塔内操作关系的方程称为操作线方程。由于精储过程既涉及传热又涉及传质，影响因素很多，为了简化精储过程，得到操作关系，进行恒摩尔假定。（一）恒摩尔流假定1 .恒摩尔流假定成立的条件教学设计说
29、明若在精循塔塔板上气、液两相接触时有nkmol的蒸汽冷凝，相应就有nkmol的液体汽化，这样恒摩尔流的假定才能成立。为此，必须满足的条件是：各组分的摩尔汽化潜热相等；气液接触时因温度不同而交换的显热可以忽略；塔设备保温良好，热损失可也忽略。2.恒摩尔流假定内容（1）恒摩尔汽化精储操作时，在精福塔的精储段内，每层板的上升蒸汽摩尔流量都是相等的，在提储段内也是如此：精循段Vl=V2=V3=V=常数提储段vl=v2=v3=v=常数但两段的上升蒸汽摩尔流量却不一定相等。（2）恒摩尔液流精储操作时，在塔的精储段内，每层板下降的液体摩尔流量都是相等，在提储段内也是如此：精储段L=L2=L3=L=常数提储段
30、L；=L2=L；=L=常数但两段的下降液体摩尔流量不一定相等。（二）操作线方程在连续精馅塔中，因原料液不断从塔的中部加入，致使精馈段和提僧段具有不同的操作关系，应分别予以讨论。1.精储段操作线方程对图9中虚线范围（包括精馆段的第十1层板以上塔段及冷凝器）作物料衡算，以单位时间为基准，即总物料衡算：V=L+D易挥发组分衡算：Vyn+1=LxnDxD教学设计式中V一一精锵段上升蒸汽的摩尔流量，kmol/h；1.一一精储段下降液体的摩尔流量，kmol/h；%+一精馆段第十1层板上升蒸汽中易挥发组分的摩尔分数;A一精储段第层板下降液体中易挥发组分的摩尔分数。整理:1.D令回流比R=L/D并代入上式，得
31、精储段操作线方程图9精谣段操作线方程推导精储段操作线方程反映了一定操作条件下精循段内的操作关系，即精储段内自任意第n层板下降的液相组成Xn与其相邻的下一层板(第n+1层板)上升汽相组成y向之间的关系。在稳定操作条件下，精馈段操作线方程为一直线。斜率为图的对角线上，如图1()中的点又当Xn=O时，%+=xz(R+l),即该点位于y轴上，如图中点儿则直线而即为精遮段操作线。R+含截距为含。由式(8)可知当=功时加尸也即该点位于厂、1+l=X1+Xdw,L+DL+DDR图IO精储塔的操作线教学设计2 .提馆段操作线按图11虚线范围(包括提馈段第m层板以下塔板及再沸器)作物料衡算，以单位时间为基础，即
32、总物料衡算：L*=V,+W易挥发组分衡算：Ux=Vym+Wxw提储段操作线方程：_W+=三ivxw(9)式中V一一提馆段下降液体的摩尔流量，kmol/h；V、一一提馈段上升蒸汽的摩尔流量，kmol/h；xm一一提储段第m层板下降液相中易挥发组分的摩尔分数；y,m+一一提循段第ml层板上升蒸汽中易挥发组分的摩尔分数。提储段操作线方程反映了一定操作条件下，提馈段内的操作关系。在稳定操r,W作条件下，提循段操作线方程为一直线。斜率为一，截距为一O由式(3-9)1.-WL-W可知，当Xm=XH.时，ywf+=w,即该点位于yX图的对角线上，如图中的点c；当/=0时，y,n+l=-Wxw/(L-W)f该
33、点位于)，轴上，如图中点g,则直线Cg即为提窗段操作线。由图11可见，精I段操作线和提储段操作线相交于点d。应予指出，提储段内液体摩尔流量E不仅与精微段液体摩尔流量L的大小有关，而且它还受进料量及进料热状况的影响。(三)进料状况的影响1.精储塔的进料热状况汴潺配如拉木孽陵授课教案附页教学设计说明在生产中，加入精储塔中的原料可能有以下五种热状态：(1)冷液体进料ttift0(2)饱和液体进料t=t泡(3)气液混合物进料t泡VtVtJS(4)饱和蒸汽进料t=tffi(5)过热蒸汽进料tt2 .进料热状况对进料板物流的影响精储塔内，由于原料的热状态不同，从而使精馆段和提馆段的液体流量L与1.间的关系
34、以及上升蒸汽量V与V,均发生变化。进料热状况对两段汽液流量变化的影响如图12所示。3 .进料热状态参数q对加料板进行物料衡算及热量衡算可得物料衡算：F+V,+L=V+L,热量衡算：FIf+VIv+LIl=VIv+UIl式中IF原料液焰，KJZKmol；Iv、Iv加料板上、下的饱和蒸汽嬉，KJ/Kmol；II、Il,加料板上、下的饱和液体焰，KJZKmole由于加料板上下板温度及气液相组成都很相近，所以近似取Iv=IvIl=Il,整理得IyIFLL2=(10)卜一建F人_4-_10进料变为饱和蒸汽所需的热量十qIv-Il原料的干摩尔汽化潜热教学设计图12进料热状况对进料板上、下各流股的影响(a)
35、冷液进料；(b)饱和液体进料：(C)汽液混合物进料：(d)饱和蒸汽进料；(e)过热蒸汽 进料q称为进料热状况参数。q值的意义为：每进料IkmOI/h时，提储段中的液体流量较精储段中增大的kmol/h值。对于泡点、露点、混合进料，q值相当于进料中饱和液相所占的分率。根据q的定义，不同进料时的q值如下：(I)冷液q1(2)饱和液体q=I(3)汽液混合物OVqVl(4)饱和汽体q=0(5)过热汽体qIl1+ef()饱和液体If=Il1COef2(t)气液混合物IlIfIvOqIv0+ef5()冷源旗如拉求学院授课教案授课日期课时课型（请打J）理论课口实验课口习题课口上机课口其他口授课章、节或主题任务
36、2：酒精蒸储回收工艺条件的确定（3）教学目的要求：能力目标1.能确定二组分溶液精储的适宜回流比；2.能正确计算塔板数和塔板效率。知识目标1.理解精储操作中回流比的影响；2.掌握精储操作中加料位置的确定方法；3.掌握理论塔板数的计算方法。素质目标1.培养团队合作精神、认真钻研、勤于思考的学习态度；2.建立化工生产的安全、环保意识；3.培养学生的文字组织与语言表达能力。教学重点及难点：1.理解精储操作的影响因素；2.掌握精储操作操作条件的确定方法；3.掌握理论塔板数的计算方法。教学设计（可附页）说明一、项目梗概某公司乙醇回收车间，要从20%的乙醇-水溶液中回收乙醇，原料最大处理量为20Lh,要求回
37、收乙醇的浓度达90%（质量%）以上。任务1：酒精回收提纯初步方案的制定；任务2：酒精蒸馆回收工艺条件的确定；任务3：酒精回收的仿真操作；创设情景，导入任务。作业与思考题：P52二12、13、14、15、16、18课后回忆：任课教师教研室主任签字汴潺旗如技木孽陵授课教案附页教学设计任务4：酒精回收操作规程的编制；任务5：酒精回收的操作；任务6：酒精回收操作中异常现象的判别及处理。二、任务2实施步骤序号步骤名称教学内容教师活动学生活动时间分配（分）工具与材料课内/课外1回顾与告知告知教学目标与回顾项目任务告知听、记录5多媒体课内2集中汇报与小组互评塔板数的计算方法，进料位置的影响，塔板效率和塔效率
38、；回流比的影响和确定聆听、记录、提问代表发言、思考、回答问题70多媒体课内3教师点评塔板数的计算方法，进料位置的影响，塔板效率和塔效率；回流比的影响和确定点评、提问听、思考、回答问题60多媒体课内4修改方案回流比的确定，塔板形式与塔板数的计算指导、检查自习、讨论、记录、提问35实训室、资料室课内5布置任务：精谭DCS仿真系统的上机操练告知听、记录10/120多媒体课内/课外三、教师点评知识教学设计三、理论塔板数的求法图15逐板计算法示意图我们已经知道，塔板是气液两相传质、传热的场所，精馆操作要达到工业上的分离要求,精储塔需要有足够层数的塔板。理论塔板数的计算，需要借助气液相平衡关系和塔内气液两
39、相的操作关系。气液相平衡关系前面已经讨论了，为求理论塔板数，首先来研究塔内气液两相的操作关系。精储塔理论塔板数的计算，常用的方法有逐板计算法、图解法。在计算理论板数时，一般需己知原料液组成、进料热状态、操作回流比及所要求的分离程度，利用气液相平衡关系和操作线方程求得。1 .逐板计算法（1）理论依据对于理论塔板，离开塔板的气液相组成满足相平衡关系方程;而相邻两块塔板间相遇的气液相组成之间属操作关系，满足操作线方程。这样，交替地使用相平衡关系和操作线方程逐板计算每一块塔板上的气液相组成，所用相平衡关系的次数就是理论塔板数。（2）方法如图15,连续精储塔，泡点进料，塔顶采用全凝器，泡点回流,塔釜采用间接蒸汽加热。从塔顶开始计算,y=XD平衡关系,XI精储段操作关系y2平衡关系X2精微段操作关系,XAxf（泡点进料）提储段操作关系,y向平衡关系,xn+1xnxw注意：（a）从y=XD开始，交替使用相平衡方程及精储段操作线方程计算，直到XnWXF为止，使用一次相平衡方程相当于有一块理论板，第n块板即为加料板，精储段N=n-1（块）。教学设计图16图解法求取理论塔板数2 .图解法图解法求取理论塔板数的基本原理与逐板计算法相同，只不过用简便的图解来代替繁杂的计算而已。图解的步骤如下,参见图16。
