精馏段和提馏段操作线方程

《精馏段和提馏段操作线方程》教学设计

线方程可通过塔板间的物料衡算求得。

在连续精馏塔中，因原料液不断从塔的中部加入，致使精馏段和提馏段具有不同的操作关系，现分别予以讨论。

讲授新知讲述：

1、精馏段操作线方程

在图片虚线范围（包括精馏段的

第n+1层板以上塔段及冷凝器）内作

物料衡算，以单位时间为基准，可得：

总物料衡算：V=L+D

易挥发组分的物料衡算：

V y n+1=Lx n+Dx D

式中：

V——精馏段内每块塔板上升的蒸汽

摩尔流量，kmol/h；

L——精馏段内每块塔板下降的液体

摩尔流量，kmol/h；

y n+1——从精馏段第n+1板上升的蒸

汽组成，摩尔分率；

x n——从精馏段第n板下降的液体组

成，摩尔分率。

聆听并看下图

学生书写记忆：

D

n

n

x

D

L

D

x

D

L

L

y

+

+

+

=

+1

1

1

1+

+

+

=

+R

x

x

R

R

y D

n

n

分析归纳：(小组发言)

关于精馏段操作线方程的两点

讨论（1）该方程表示在一定操作条

件下，从任意板下降的液体组成x n 和

与其相邻的下一层板上升的蒸汽组

成y n+1 之间的关系。

将以上两式联立后，有： D

n n x D L D

x D L L y +++=+1

令R =L /D ，R 称为回流比，于是上式可写作：

111+++=

+R x x R R

y D

n n

以上两式均称为精馏段操作线方程。

点评小组的发言：（略） （2）该方程为一直线方程，该直线过对角线上a (x D ，x D )点，以R /(R +1)为斜率，或在y 轴上的截距为

x D /(R +1)。

讲授新知 讲述：

2、 提馏段操作线方程

在图虚线范围（包括提馏段第m 层板以下塔段及再沸器）内作物料衡算，以单位时间为基准，可得：

总物料衡算：L’=V’+W

易挥发组分衡算：L’x m =V’y m+1+Wx W 式中：

L ’——提馏段中每块塔板下降的液体流量，kmol/h ；

V ’——提馏段中每块塔板上升的蒸汽流量，kmol/h ；

x m ——提馏段第m 块塔板下降液体中

易挥发组分的摩尔分率；

y m +1——提馏段第m +1块塔板上升蒸

聆听并看下图

学生书写记忆：

W

m m x W L W

x W L L y ---=

+'''''

1

求：

1、每小时能获得多少kmol/h的馏出

液多少kmol/h的釜液

2、回流比R为多少

3、写出精馏段操作线方程；

4、若进料为饱和液体，写出提馏操

作线方程。

具体答案见ppt

讲授新知3、操作线的作法

讲述：用图解法求理论板层数时，需

先在x–y图上作出精馏段和提馏段

的操作线。前已述及，精馏段和提馏

段的操作线方程在x－y图上均为直

线。作图时，先找出操作线与对角线

的交点，然后根据已知条件求出操作

线的斜率（或截距），即可作出操作

线。

（1）精馏段操作线的作法

由：

1

1

1+

+

+

=

+R

x

x

R

R

y D

n

n

当x n＝x D时，y n+1＝x D。

说明精馏线有一点其横坐标与

纵坐标相等，这一点必然落在对角线

上，可从对角线上查找。

学生活动：

练习绘制精馏段操作线的方法。

如下图中的直线ab所示

由分离要求x D 和经确定的回流比R 可计算出截距x D /(R ＋1)。由一点加上截距（两点式）在x －y 图上作出直线即为精馏操作线。

（2）提馏段操作线的作法 由：

'1''1

11

m m w R y x x R R +=---

当 x m ＝x W 时，y m+1＝x W 。

说明提馏线也有一点其横坐标与纵坐标相等，这一点必然落在对角线上，可从对角线上查找。

由分离要求 x W 和经确定的再沸比 R’ 可计算出截距－x W /(R’ ＋

1)。由一点加上截距（两点式）在x －y 图上作出直线即为提馏操作线。

由图可看出，提馏段操作线的截距数值很小。因此，提馏段操作线不易准确作出，且这种作图方法不能直接反映出进料热状况的影响。故提馏段操作线通常按以下方法作出（两点式） 。先确定提馏段操作线与对角线的交点c ，再找出提馏段操作线与精馏段操作线的交点d （其坐标可联

学生活动：

练习绘制提馏段操作线的方法。 如下图中的直线cd 所示