6.6进料热状况的影响和q线方程解读
知识点3 进料热状况的影响.ppt
一、进料热状况的影响
讨论：进料热状况对理论板数的影响
冷液进料时，所需的理 论板数最少； 过热蒸汽进料，所需理 论板数最多。
知识点：进料热状况的影响
情境六：蒸馏过程及操作 任务二：精馏过程分析
课程：化工单元过程操作
一、进料热状况的影响
引入塔内的原料可能有五种不同的状况：进料热状况不同，会影响塔内上升蒸汽
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
量和下降液体量。
（1）过冷液体， （2）饱和液体（泡点）进料， （3）气液混合物，
进料热状况参 数q/液化分率
（4）饱和蒸气，
（5）过热蒸气。
问题：进料热状况该如何衡量呢？
一、进料热状况的影响
进料热状况参数q/液化分率 L’=L+qF
饱和液体， L’=L+F； 则q=1 饱和蒸汽， L’=L； 则q=0
过冷液体， L’〉L+F；则q>1
过热蒸汽， L’<L； 则q<0
气液混合物， L’=L+FL；则0<q<1
一、进料热状况的影响
化工原理蒸馏精馏知识要点
三、操作线方程
1. 精馏段操作线方程
对如图划定范围作物料衡算 V=L+D 对易挥发组分衡算 Vyn+1=Lxn + DxD V, yn+1
D,xD
第n板
L, xn
Dx D L y n 1 x V V 令回流比 R=L/D xD R y n1 xn R1 R1
2. 恒摩尔溢流
精馏段内，每层塔板下降的溢流摩尔流量相等。 提馏段内，每层塔板下降的溢流摩尔流量相等
L1=L2=…=Ln=定值 （精馏段） L 1=L2=…=Ln=另一定值 （提馏段） 一定注意： 精馏段和提馏段下降的溢流分别不相等。 精馏段和提馏段上升的蒸汽分别不相等。 因为加料板加入原料液后使两段汽液两相流量发 生变化。 当各组分摩尔汽化焓相等，汽液接触良好且可忽 略显热(与汽化热比较)，保温良好且塔的热损失 可忽略时，恒摩尔流假定基本上成立。
露点
泡点
x或 y
0 P p A pB p 0 x p A A B (1 x A )
xA
0 P pB 0 p0 p A B
y A p0 A xA / P
对某一温度和总压，由这几式可求出xA，yA。 得出一系列的值后便可作出如前图所示的图来。 对于非理想溶液，计算很复杂。一般由实验得 出平衡数据。实验得出的平衡数据也是计算的 基础。
2. 相对挥发度(relative volatility)
溶液中两组分挥发度之比称相对挥发度,。通 常用易挥发组分挥发度作分子。
vA pA / x A vB pB / x B
高职高专化工原理教学课件 陆美娟版 精馏4 理论塔板数的计算、进料热状况参数q
F ( H m , V − H m ,F ) = (L′ − L )( H m , V − H m , L )
L′ − L H m , V − H m , F = F H m, V − H m, L
令q = H m ,V − H m , F H m,V − H m , L
=
使原料从进料状况变为饱和蒸汽的摩尔焓变 原料由饱和液体变为饱和蒸汽的摩尔焓变
移项， 移项，得
(V − V ′)H m, V = FH m,F − (L′ − L )H m, L
QV − V ' = F − (L′ − L ) （进料板总物料衡算） 进料板总物料衡算）
[ F − (L′ − L )]H m, V = FH m ,F − (L′ − L )H m , L
整理， 整理，得
共用了n+m 次相平衡关系，因而全塔所需的 次相平衡关系， 共用了 理论板数N 包括再沸器）。 ）。再 理论板数 =n+m 块（包括再沸器）。再 沸器相当于一块理论板。 沸器相当于一块理论板。 ♫ 例：某精馏过程需要理论板数为 块（包 某精馏过程需要理论板数为10块 括再沸器），其塔板效率为50%，则实际板 括再沸器），其塔板效率为 ），其塔板效率为 ， 数为多少块（不包括再沸器）？ 数为多少块（不包括再沸器）？
化工原理----精馏 化工原理----精馏 ----
作业
☼ P.120 7-8
化工原理----精馏 化工原理----精馏 ----
化工原理----精馏 化工原理----精馏 ----
讨论（逐板计算法） 讨论（逐板计算法）
♫ 优点：结果准确 优点： ♫ 缺点：计算繁琐，需要计算机编程 缺点：计算繁琐， 计算
化工原理----精馏 化工原理----精馏 ----
进料方程
一、进料方程，提馏段操作线的作法 若略去提馏段操作线方程中变量的下标，可写成W x WL W x W L L y ---=''' 因qF L L +='则 W x WqF L W x W qF L qF L y -+--++= 由上式可知提馏段操作线为直线，只要在x y -图上找到该线上的两点，就可标绘出来。
当W x x =时，代入上式得W x y =，即在图7-12对角线上的b 点。
由于提馏段操作线的截距数值很小，b 点()W W x x ,与代表截距的点相距很近，作图不易准确。
若利用斜率作图不仅麻烦，而且在图上不能直接反映出进料热状况的影响。
故通常是找出提馏段操作线与精馏段操作线的交点d ，联bd 即得到提馏段操作线。
提馏段与精馏段操作线的交点，可由联解两操作线方程而得。
设两操作线的交点d 的坐标为，联立式（7-28）和式（7-30），经过推导，可得qR x q x R x DF q +-++=)1()1( （7-31）qR qx Rx y D F q ++=为便于作图和分析，由以上两式消去D x ,得到11---=q x x q q y F q q此方程为两操作线交点的轨迹方程，称为q 线方程或进料方程。
它在y x -相),(q q y x图上是通过点e ()F F x x ,的一条直线，其斜率为1-q q 。
由以上两条件可作出q 线ef ，即可求得它和精馏段操作线的交点，而q 线是两操作线交点的轨迹，故这一交点必然也是两操作线的交点d,联接bd 即得提馏段操作线。
二、进料热状况对q 线及操作线的影响 进料热状况参数q 值不同，q 线的斜率也就不同，q 线与精馏段操作线的交点随之变动，从而影响提馏段操作线的位置。
五种不同进料热状况对q 线及操作线的影响如图7-13所示。
冷液进料q 线在y x -图中的位置是1ef ,饱和液体进料q 线在y x -图中的位置是2ef ，汽液混合进料3ef ，饱和蒸汽进料q 线在y x -图中的位置是4ef ，过热蒸汽进料q 线在y x -图中的位置是5ef 。
精馏原理和流程
1－4精馏原理和流程1．掌握的内容：精馏分离过程原理及分析2．重点：精馏原理、精馏装置作用3．难点：精馏原理，部分气化和部分冷凝在实际精馏操作中有机结合的过程。
1.4.1 精馏原理精馏原理是根据图1-7所示的t-x-y图，在一定的压力下，通过多次部分气化和多次部分冷凝使混合液得以分离，以分别获得接近纯态的组分。
理论上多次部分气化在液相中可获得高纯度的难挥发组分，多次部分冷凝在气相中可获得高纯度的易挥发组分，但因产生大量中间组分而使产品量极少，且设备庞大。
工业生产中的精馏过程是在精馏塔中将部分气化过程和部分冷凝过程有机结合而实现操作的。
1.4.2 精馏装置流程一、精馏装置流程典型的精馏设备是连续精馏装置，包括精馏塔、冷凝器、再沸器等，如图1-8所示。
用于精馏的塔设备有两种，即板式塔和填料塔，但常采用的是板式塔。
连续精馏操作中，原料液连续送入精馏塔内，同时从塔顶和塔底连续得到产品（馏出液、釜残液），所以是一种定态操作过程。
二、精馏装置的作用精馏塔以加料板为界分为两段，精馏段和提馏段。
1．精馏段的作用加料板以上的塔段为精馏段，其作用是逐板增浓上升气相中易挥发组分的浓度。
2．提馏段的作用包括加料板在内的以下塔板为提馏段，其作用逐板提取下降的液相中易挥发组分。
3．塔板的作用塔板是供气液两相进行传质和传热的场所。
每一块塔板上气液两相进行双向传质，只要有足够的塔板数，就可以将混合液分离成两个较纯净的组分。
4．再沸器的作用其作用是提供一定流量的上升蒸气流。
5．冷凝器的作用其作用是提供塔顶液相产品并保证有适当的液相回流。
回流主要补充塔板上易挥发组分的浓度，是精馏连续定态进行的必要条件。
精馏是一种利用回流使混合液得到高纯度分离的蒸馏方法。
1－5两组分连续精馏的计算1．掌握的内容：(1)精馏塔物料衡算的应用。
(2)操作线方程和q线方程及其在x-y图上的作法和应用。
(3)理论板和实际板数的确定（逐板计算法和图解法）、塔高和塔径的计算。
化工原理-复习
第1章 蒸馏符号：1.英文字母：D ——塔顶产品（馏出液）流量，kmol/h L ——塔内下降的液体流量，kmol/h V ——上升蒸气的流量，kmol/h 2.上标：°——纯态* ——平衡状态 ＇——提馏段一、 概述1. 易挥发组分（轻组分）：沸点低的组分难挥发组分（重组分）：沸点高的组分 2. 传质过程（分离操作）：物质在相间的转移过程。
3. 蒸馏：将液体混合物部分气化利用各组分挥发度不同的特性达到分离的目的。
分类：（1）操作流程：①间歇蒸馏 ②连续蒸馏 （2）蒸馏方式：①简单蒸馏②平衡蒸馏（闪蒸） ③精馏：（有回流）较难分离 ④特殊精馏：很难分离（3）操作压力：①常压蒸馏②减压蒸馏：Ⅰ、沸点较高 Ⅱ、热敏性混合物 ③加压蒸馏：常压下的气态混合物（4）组分的数目：①两组分精馏②多组分精馏：工业生产中最为常见二、 两组分溶液的气液平衡（一） 两组分理想物系的气液平衡1. 相律（1） 平衡物系中的自由度数、相数及独立组分数间的关系。
（2） F=C-φ+2（2：外界只有温度&压力2个条件可影响物系的平衡状态） 2. 两组分理想物系的气液平衡函数关系（气液相组成与平衡温度间的关系） 理想物系：①液相为理想溶液。
②气相为理想气体。
（1） 用饱和蒸气压&相平衡常数表示的气液平衡关系 1） 拉乌尔定律理想溶液上方的平衡分压：p A =p A °x Ap B =p B °x B =p B °（1-x A ） 溶液沸腾时：p=p A +p B联立：x A =p-p B °p A °-p B ° →泡点方程：气液平衡下液相组成与平衡温度间的关系x B =1-x A｝较易分离或分离要求不高｝原理、计算无本质区别2） 道尔顿分压定律（外压不太高时，平衡的气相可视为理想气体） y A =p Apy A =p A °p x A →露点方程：气液平衡时气相组成与平衡温度间的关系 y B =1-y A（2） 用相对挥发度表示的气液平衡关系 1） 挥发度υ（与温度有关）：υA =p Ax AυB =p Bx B理想溶液：υA =p A °；υB =p B °2） 相对挥发度α（溶液中易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比）：α=υA υB = p Ax A p Bx B若操作压力不高，气相遵循道尔顿分压定律：α= py A x Apy B x B=y A x B y B x A=y A （1-x A ）x A （1-y A ） →y A =αx A 1+（α-1）x A理想溶液：α=p A °p B °3） y=αx1+（α-1）x若α>1，α愈大，挥发度差异愈大，分离愈易。
一、精馏塔的进料热状况 精馏塔五种进料热状况
二、梯级图解法
由
y n 1
L V
xn
D V
xD
ym 1
L V
xm
W V
xW
又 L L qF V V (q 1)F
在交点处两式中的变量相同，略去有关变量 的上下标，经整理得
y q x xF q 1 q 1
一、精馏塔的进料热状况
精馏塔五种进料热状况 （1）冷液进料
（2）饱和液体进料 （泡点进料）
（3）汽液混合物进料 （4）饱和蒸汽进料
（露点进料） （5）过热蒸汽进料
E D
C
B
A
xF
精馏塔的进料热状况
一、精馏塔的进料热状况
1.冷液进料
冷液进料 tF tb
L L F V V
冷液进料
一、精馏塔的进料热状况
二、梯级图解法
3.适宜的进料位置
进料位置 对应于两操作
线交点d所在
的梯级，这一 位置即为适宜 的进料位置。
适宜的进料板位置
二、梯级图解法
4.进料热状况对理论板层数的影响
进料热状况参数 q 值不同，q 线的斜率也就 不同，q 线与精馏段操作线的交点 d 随之而变动，
从而影响提馏段操作线的位置，进而影响所需的 理论板层数。
二、梯级图解法
2.梯级图解法求理论板层数
自对角线上的点 a开始，在精馏段操作线与
平衡线之间作由水平线和铅垂线构成的阶梯，当
阶梯跨过两操作线的交点 d时，改在提馏段操作线
与平衡线之间绘阶梯，直至阶梯的垂线达到或跨
过点c为止。
f
2
一、精馏塔的进料热状况 精馏塔五种进料热状况
1.进料热状况参数的定义
为了定量地 分析进料量及其 热状况对于精馏 操作的影响，现 引入进料热状况 参数的概念。
进料板的物料衡算和热量衡算
2020/11/9
二、进料热状况参数
物料衡算 F V L V L 热量衡算 F F V I I V L L I V V L I I L
设 IL IL
一、精馏塔的进料热状况 精馏 塔五种进料热状况
一、精馏塔的进料热状况
1.冷液进料
冷液进料 tF tb
LLF
V V
2020/11/9
冷液进料
一、精馏塔的进料热状况
2.饱和液体（泡点）进料
饱和液体进料 tF tb
LLF
V V
2020/11/9
饱和液体进料
一、精馏塔的进料热状况
3.汽液混合物进料 汽液混合物进料
f
2
3
d
e b4
1a
5
c
xW
xF
xD
2020/1N1/9T=4（不包括再沸器）；NT=5（包括再沸器）；NF=3
二、梯级图解法
3.适宜的进料位置
进料位置 对应于两操作
线交点d所在
的梯级，这一 位置即为适宜 的进料位置。
2020/11/9
适宜的进料板位置
二、梯级图解法
4.进料热状况对理论板层数的影响
tb tF td
LLLF
V V
2020/11/9
汽液混合物进料
一、精馏塔的进料热状况
4.饱和蒸汽（露点）进料
饱和蒸汽进料 tF td
LL
VVF
2020/11/9
饱和蒸汽进料
一、精馏塔的进料热状况
5.过热蒸汽进料
一、精馏塔的进料热状况 精馏塔五种进料热状况知识讲解
LL
VVF
2020/6/12
过热蒸汽进料
二、进料热状况参数
1.进料热状况参数的定义
为了定量地 分析进料量及其 热状况对于精馏 操作的影响，现 引入进料热状况 参数的概念。
进料板的物料衡算和热量衡算
2020/6/12
二、进料热状况参数
物料衡算 F V L V L 热量衡算 F F V I I V L L I V V L I I L
由 x1 =xn
y 2
x 2
y3
(a)
xm ≤ xW
(a) … (c) x3
提馏段理论板层数：m-1（不包括再沸器） 总理论板层数 NT ：n＋ m - 2 （不包括再沸器）
2020/6/12
二、梯级图解法
梯级图解法又称麦克布—蒂利法，简称M—T法。 1.操作线的作法
用图解法求理论板层数时，需先在x–y图上作
d
e b4
1a
5
c
xW
xF
xD
2020/6N/12T=4（不包括再沸器）；NT=5（包括再沸器）；NF=3
二、梯级图解法
3.适宜的进料位置
进料位置 对应于两操作
线交点d所在
的梯级，这一 位置即为适宜 的进料位置。
2020/6/12
适宜的进料板位置
二、梯级图解法
4.进料热状况对理论板层数的影响
进料热状况参数 q 值不同，q 线的斜率也就 不同，q 线与精馏段操作线的交点 d 随之而变动，
q 线方程或 进料方程
2020/6/12
二、梯级图解法
y q x xF q1 q1
直线方程
斜率 截距
q q 1
xF q 1
与对角线联立解得交点e。过点 e作斜率为 q/(q-1)的直线与精馏段操作线交于点d，联接cd 即 得提馏段操作线。
操作线方程
IV I F q IV I L
q 线方程
两操作线方程的交点轨迹方程。
Vy Lx DxD V ' y L' x WxW
两式相减
V 'V y L' Lx WxW DxD
代入相应关系式
y x q x F q 1 q 1
q 1Fy qFx FxF
V, ym , IV L, xm-1 ,IL
加料 F, IF , xF
加料板 第m 板 V’, ym+1 ,IV’ L’, xm , IL’
设第 m 块板为加料板，进、出该板各股的摩尔流率、组成 与热焓可由物料衡算与热量衡算得出
GLL
当液汽呈饱和状态， 且相邻板的温度及组 成相差不大时
IV IV I L I L
yn1
R xD xn R1 R1
一定操作条件下，精馏段内第n层下降的液相组成xn与第n+1 层上升的汽相组成yn+1之间的关系。 该方程为一直线，其斜率为R/(R+1)，截距为xD/(R+1) GLL
提馏段操作线方程
对控制体作物料衡算有：
L V W Lx m V y m 1 Wxw
—— 加料热状态参数
其大小与进料的热焓值 IF 直接相关。 由定义可得： L L qF
V V 1 q F
GLL
加料热状态对塔内摩尔流率的影响 实际生产中，进料有五种不同的热状态： (1) 温度低于泡点的冷液体，IF< IL (2) 泡点下的饱和液体，IF= IL (3) 温度介于泡点和露点之间的汽液两相混合物，IL<IF<IV (4) 露点下的饱和蒸汽，IF=IV (5) 温度高于露点的过热蒸汽，IF>IV 各进料热状态的 q 值、以及对应的汽、液摩尔流率分别为 (1) 冷液体 (2) 饱和液体 (3) 汽液混合 (4) 饱和蒸汽 (5) 过热蒸汽 q>1, L’>L+F, V<V’ q=1, L’=L+F, V=V’ 0<q<1, L’>L, V>V’ q=0, L’=L, V=F+V’ q<0, L’<L, V>F+V’
实验六 筛板精馏塔的操作及其性能评定
实验六 筛板精馏塔的操作及其性能评定混合物的分离是化工生产中的重要过程，精馏是分离液体混合物的重要单元操作之一，广泛应用于化工、石油等工业部门。
精馏过程在精馏塔内完成。
根据精馏塔内构件不同，可将精馏塔分为板式塔和填料塔两大类；根据塔内气、液接触方式不同，亦可将前者称为级式接触传质设备，后者称为微分式接触传质设备。
精馏是通过加热造成气液两相物系，利用物系中各组分的挥发度不同的特性以实现分离的目的。
例如：苯与甲苯的混合体系、乙醇与水的混合体系等。
一、实验目的1．了解连续精馏装置的构造及基本流程，掌握精馏塔的操作方法。
2．掌握精馏塔全塔效率和部分回流效率的测定方法。
3．理解回流比、蒸汽速度等对精馏塔性能的影响。
4．在部分回流条件下进行连续精馏操作，在规定时间内完成500ml 乙醇产品的生产任务，并要求塔 顶产品中的乙醇体积分数大于0.93，同时塔釜出料中乙醇体积分数小于0.03。
二、实验原理（一）精馏塔的效率及测定塔板是板式精馏塔的主要构件，是气、液两相接触传热、传质的媒介。
通过对塔釜液体的加热，从塔底沸腾汽化的上升蒸汽流和从塔顶冷凝的下降液体流（回流），在塔板液层上进行气液两相的热交换和质交换，依据组分的挥发度不同，轻组分随蒸气流向上，重组分随液体流向下，从而完成液体混合物的分离目的。
1.对于二元物系，已知其气液平衡数据，则根据馏出液组成D x ，原料液组成F x ，残液组成W x ，回流比R 和进料状态，则可求得理论塔板数。
2.精馏塔稳定操作时，在进料条件和工艺分离要求确定后，要严格维持塔内的总物料平衡和组分物料平衡，即要满足总的物料平衡，即W D F +=各组分的物料平衡，即W D F Wx Dx Fx +=3.精馏塔的全塔效率E ，是理论塔板数N T 与实际塔板数N P 之比（理论塔板数皆不包括蒸馏釜）。
%100⨯=PTN N E 4. 精馏段操作线方程：D x R x R R y 111+++=提馏段操作线方程：W x W L Wx W L L y -'--''=进料方程（q 线方程）：11---=q x x q qy F （二）精馏塔的操作及调节精馏塔操作目标包括质量指标和产量指标。
进料热状况及q线方程
化工原理课程论文题目：进料热状况及进料方程院（系）：资源与环境工程学院化学工程与工艺班级：化工09-2 姓名：武欣学号： 22指导教师：熊楚安教师职称：教授进料热状况参数及进料方程武欣黑龙江科技学院资源与环境工程学院, 哈尔滨, 150000摘要：通过改变进料的状态，分析进料热状况对精馏的影响。
并对五种进料热状态进行逐一定性分析，从物料衡算和热量衡算理论推导出q 线方程。
关键词： 热状况 进料方程 理论板数the parameter of Feed condition and feed equation WuxinNatural Resources and Environmental Engineering Faculty.HeiLongJiang Institute of Science and Technology, Haerbin 150000 ,china;Abstract: The paper discusses the influence of Feed condition during rectification. Qualitative analysis these five kinds of Feed condition. Exploiting material balance and heat conservation deduce feed equation. Keywords :condition of material feed equation tne number of theoretical plate引言：在精馏过程中，影响精馏效果及精馏质量的因素，除了与精馏塔的结构有关外，还与进料的状态有密切关系。
精料热状况的不同，使精馏塔内精馏段和提馏段的上升蒸汽和下降液体的流量大不相同。
与此同时，由于进料所携带的热量，决定了精馏塔辅助设备中的，塔底再沸器及塔顶的冷却器的耗热量不同。
化工原理蒸馏习题详解
蒸馏练习下册第一章蒸馏概念1、精馏原理2、简捷法3、漏液4、板式塔与填料塔公式全塔物料衡算【例1－4】、精馏段、提馏段操作线方程、q线方程、相平衡方程、逐板计算法求理论板层数和进料版位置〔完整手算过程〕进料热状况对汽液相流量的影响2．连续精馏塔的塔顶和塔底产品摩尔流量分别为D和W，则精馏段液气比总是小于1，提馏段液气比总是大于1，这种说法是否正确？全回流时，该说法是否成立？为什么？正确；全回流时该说法不正确；因为，D=W=0，此时是液汽比的极限值，即4.简述有哪几种特殊精馏方法？它们的作用是什么？1.恒沸精馏和萃取精馏。
对于形成恒沸物的体系，可通过参加第三组分作为挟带剂，形成新的恒沸体系，使原溶液易于别离。
对于相对挥发度很小的物系，可参加第三组分作为萃取剂，以显著改变原有组分的相对挥发度，使其易于别离。
5．恒沸精馏原理6．试画出板式塔负荷性能图，并标明各条极限负荷曲线表示的物理意义，指出塔板适宜的操作区在哪个区域是适宜操作区。
〔5分〕1.漏液线〔气体流量下限线〕〔1分〕2.雾沫夹带线〔气体流量上限线〕〔1分〕3.液相流量下限线〔1分〕4.液相流量上限线〔1分〕5.液泛线〔1分〕最适宜的区域为五条线相交的区域。
7．进料热状况参数8、平衡蒸馏原理9、液泛的定义及其预防措施10、简述简捷法求解理论板层数的主要步骤。
11、什么是理想物系？四 计算题1、用一精馏塔别离苯-甲苯溶液〔α=2.5〕,进料为气液混合物，气相占50%〔摩尔分率,下同〕，进料混合物中苯占0.60，现要求塔顶、塔底产品组成分别为0.95和0.05,回流比取最小回流比的1.5倍,塔顶分凝器所得冷凝液全部回流，未冷凝的蒸汽经过冷凝冷却器后作为产品，试求：塔顶塔底产品分别为进料量的多少倍？〔2〕塔顶第一理论板上升的蒸汽组成为多少？2、*连续精馏塔的操作线方程分别为：精馏段：263.0723.01+=+n n x y提馏段：0187.025.11-=+n n x y设进料为泡点液体，试求上述条件下的回流比，以及馏出液、釜液和进料的组成。
6.6 进料热状况的影响和q线方程解析
(6－51) (6－52)
V ' V (q 1) F
整理式（6－37）、 （6-44）、 (6－51)、 (6－52)四式可得q线方程： 即：
q xF y x q 1 q 1
（6－60）
——q线方程或进料方程。
讨论：
1、在进料热状态一定时，即q为定值，则式 （6－60）为一直线方程。 2、q线在y－x图上是过对角线上e (xF，xF)点d 的一条直线； 3、该直线的斜率为：
6.6 进料热状况的影响和q线方程
6.6.1 五种进料热状况 6.6.2 进料板物料恒算和热量恒算 6.6.3 q线方程（进料方程）
本节学习要点: 1、依恒摩尔流的假设可得： 精馏段上升蒸汽量V、下降液流量L恒为常量； 提馏段上升蒸汽量V′、下降液流量L′亦为常量。 但V、V′及L、L′不一定相等，其间关系由 进料状态（q）决定，即
L ' L qF
V ' V (1 q) F
2、q线方程是两操作线交点的轨迹方程， 进料热状况的不同只影响提馏段不影响精 馏段。
6.7.1 五种进料热状况
在实际生产中，引入塔内的原料有五种 不同的状况：
①冷进料； ——不平衡状态进料
②泡点进料； ③气液混合进料； ——平衡状态进料 ④饱和蒸汽进料；
(6－53)
式中： r——进料的摩尔汽化潜热； cpL——（tb +tF）/2下液体的比热容； 3、过热蒸汽q的计算式。
H H c ( t t ) F d H hF pV q H h H h c pV (t F td ) r
式中： cpV——（tF +td）/2下气体的比热容；
6.6.2 进料板物料恒算和热量恒算
进料热状况及q线方程
化工原理课程论文题目：进料热状况及进料方程院（系）：资源与环境工程学院化学工程与工艺班级：化工09-2 姓名：武欣学号： 22指导教师：熊楚安教师职称：教授进料热状况参数及进料方程武欣黑龙江科技学院资源与环境工程学院, 哈尔滨, 150000摘要：通过改变进料的状态，分析进料热状况对精馏的影响。
并对五种进料热状态进行逐一定性分析，从物料衡算和热量衡算理论推导出q 线方程。
关键词： 热状况 进料方程 理论板数the parameter of Feed condition and feed equation WuxinNatural Resources and Environmental Engineering Faculty.HeiLongJiang Institute of Science and Technology, Haerbin 150000 ,china;Abstract: The paper discusses the influence of Feed condition during rectification. Qualitative analysis these five kinds of Feed condition. Exploiting material balance and heat conservation deduce feed equation. Keywords :condition of material feed equation tne number of theoretical plate引言：在精馏过程中，影响精馏效果及精馏质量的因素，除了与精馏塔的结构有关外，还与进料的状态有密切关系。
精料热状况的不同，使精馏塔内精馏段和提馏段的上升蒸汽和下降液体的流量大不相同。
与此同时，由于进料所携带的热量，决定了精馏塔辅助设备中的，塔底再沸器及塔顶的冷却器的耗热量不同。
6.6 进料热状况的影响和q线方程解读
(6－53)
式中： r——进料的摩尔汽化潜热； cpL——（tb +tF）/2下液体的比热容； 3、过热蒸汽q的计算式。
H H c ( t t ) F d H hF pV q H h H h c pV (t F td ) r
式中： cpV——（tF +td）/2下气体的比热容；
6.7.3 q线方程（进料方程） q线方程为精馏段操作线与提馏段操作线交 点(q点)轨迹的方程。 因此可以由精馏段操作线方程与提馏段操 作线方程联立求解得出q线方程。 精馏段操作线： Vyn1 Lxn DxD 提馏段操作线： V ' ym1 （6－37） （6-44）
L ' xm WxW
q值讨论： 1、根据定义式确定q值，有五种进料状态。
2、过冷液体q的计算式。 设进料温度为tF，进料组成下的泡点、露点 分别为tb、td， hF、H、 h分别为 原料液的焓、 离开加料板时饱和蒸汽的焓、饱和液体的焓。
H hF H hF h h q H h H h c pL (tb t F ) 1 r
图6－32 加料板示意图
式中：
H——饱和蒸汽的焓KJ/kmol； h——饱和液体的焓KJ/kmol； hF——原料液的焓KJ/kmol。
同时近似认为： hF-1=hF=h HF=HF+1=H
两式整理后得：
H hF L' L H h F
(6－48)
令：
H hF L' L q H h F
6.6.2 进料板物料恒算和热量恒算
一、对进料板作物料恒算和热量恒算，恒 算范围见图6－32。 物料恒算：
F+V'+L=V+L'
4.5.精馏塔进料热转况的影响1
精馏塔的进料热状况
2、进料热状况参数
为了定量地分析进料量及其热状况对于精馏操作的影响， 须引入进料热状况参数的概念。 对进料板作物料及热量衡算，以单位时间为基准，可得：
H hF L' L 每千摩尔原料液汽化为饱和蒸气所需的热量 q H h F 原料液的摩尔汽化潜热
q 称为进料热状况参数。进料热状况不同，q 值亦不同。
精馏塔的进料热状况
各 种 进 料 状 态 下 的
q
值
精馏塔的进料热状况
3、q 线方程（进料方程）
将精馏操作线方程： 与提馏操作线方程：
y n 1 L D xn x D V V
L' W y m1＝ xm xw L'W L'W
结合：
L' L q F
以及全塔的物料衡算式，并略去下标，可得：
中含A 0.957（以上均
为摩尔分率）。已知溶 液的平均相对挥发度为 2.5，最小回流比为 1.63，说明原料液的热
联立两方程 ， 解得 x = 0.367，y = 0.592 此点坐标（0.367，0.592）即为（xq，yq）。 因 xF = 0.44，即 xq＜xF＜yq，说明进料的热状况为气液混合进料。 由 q 线方程 ， 此线与平衡线的交点即是操作线与平衡线的交点 有 解出 q = 0.676
q xF —— q 线方程 y x q 1 q 1
精馏塔的进料热状况
q 线方程（进料方程）的几点说明
1. q线方程为精馏段操作线与提馏段操作线交点（q点）轨迹的方程。 2.在进料热状态一定时，q 即为定值，则 q 线方程为一直线方程。
3.q线在y－x图上是过对角线上e (xF，xF)点，以q/(q－1)为斜率的直线。 4.不同进料热状态，q 值不同，其对q 线的影响也不同。
644进料热状况的影响
实际由于两相接触时间较短，物料混合不均匀，塔板上各点 浓度均不相同，EOG只反映塔板局部位置上的传质效果。 当塔板上液体混合均匀时，EOG=EMG 小塔或气液逆流接触时，EOG≅EMG
若操作压力较低时，汽相可视为理想气体混合物，则 22 . 4 q n , v TP 0 ｑv = 3600 T0 P T、T0 ——分别为精馏段操作的平均温度和标准状况下的 热力学温度，K；P、P0 ——分别为精馏段操作的平均压 力和标准状况下的压力。
2
6.6 其它精馏方法 (2)提馏段 计算类似 由于进料热状况及操作条件的不同，两段的上升 蒸汽体积流量可能不同，故塔径也不相同。 但若两段的上升蒸汽体积流量或塔径相差不太大 时，为使塔的结构简化，两段宜采用相同的塔 径，设计时通常选取两者中较大者，并经圆整后 作为精馏塔的塔径。 ａ间歇精馏 非定常态精馏过程，只有精馏段 ｂ多组分精馏 轻重关键组分：LK，HK 为多组分混合液中相对挥发度相差较大且相邻的 两个主要组分。 若要完全分离各组分，则分离n组分需要n-1个塔， 可有多种流程方案选择
yn+1
n+1
xn(xn*)
− xn x = n −1 * x n −1 − x n
yn*---与xn成平衡的气相中易挥发组分的摩尔分数 xn*---与yn成平衡的液相中易挥发组分的摩尔分数
1
(3)点效率：塔板上各点的局部效率 单板效率可直接反映该层塔板的传质效果，但各 层塔板的单板效率通常不相等。 即使塔内各板效率相等，全塔效率在数值上也不 等于单板效率。 因为两者定义的基准不同，全塔效率是基于所需 理论板数的概念，而单板效率基于该板理论增浓 程度的概念 。
化工原理第七章进料状况的影响教案
化工原理第七章进料状况的影响教案赵县职教中心职高二年级化工原理教学案课题进料状况的影响备课人姚XX目标要求掌握提储段的物料衡算一一提储段操作线方程重、难点提储段操作线方程学习方法自主合作探究学习过程【知识回顾】1、精储段、提储段操作线方程为直线，具基于的假设为（）A、理论板B、恒摩尔流C、物料衡算D、双膜理论2、精微塔中加料板之上的为段，之下的为段，多次部分气化得到组分，多次部分冷凝得到组分，塔顶有器，塔底有器3、写出精福段操作线方程和提福段操作线方程，并指出各自的斜率和截距4提储段内液体的摩尔流量L与什么有关系？【自主学习】阅读书350353”进料状况的影响”的相关内容，认真思考并回答卜列问题1、在实际生产中，引入精储塔内的原料可能有五种不同状况，即：、、、2、q指的是。
其物理意义是：3、进料板上、卜两段气、液流量的通式：【合作探究】1、右图：加料板的热量衡算1、I分别表示液体和蒸气的的烙，kJ/kg;F、iF分别表示料液的量kmol/h 和料液的烙，kJ/kg加料板上的总物料衡算F,iF加料板上的总热量衡算L,iF-1V,IfiF-i斗f=iIf=F+i=I因为塔中液体和蒸汽都是饱和状态，相邻两块板的温度与组成变化不大，所以将以上关系式进行整理得到:进料板为液体时，q=2、根据q值的大小，在五种不同进料情况下，讨论进料板上、下两段气、液流量的关系(1)饱和液体进料一一泡点进料进料温度与加料板温度的关系：（即：料温泡点板温，近似）q=对加料板进行物料衡算得到：)q=(即：料温板温(泡点)。
(2)饱和蒸汽进料原料加热至饱和蒸汽(料温与板温的关系:对加料板进行物料衡算得到：(3)低于泡点的冷液进料原料温度与加热板上沸腾液的温度的关系:q=对加料板进行物料衡算得到：(4)过热蒸汽进料原料加热至过热蒸汽(料温与板温的关系:q=对加料板进行物料衡算得到:(5)气、液混合进料原料液已被汽化一部分(料温与板温的关系：)q=对加料板进行物料衡算得到：_对于饱和液体、汽液混合物及I和蒸汽三种进料而言，q值就等于进料中的液相分率。