一、精馏塔的进料热状况 精馏塔五种进料热状况
化工基础第三章(精馏过程的物料衡算与操作线方程)
1.0
0<q<1
q=1
q>1
a
q=0
d
e
y
q<0
b
c 0 xW xF x 不同加料热状态下的 q 线
2018/6/9
xD
1.0
4、 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。
Dx D A 100% FxF
塔釜难挥发组分的回收率ηB：
W (1 x w ) B 100% F (1 x F )
2018/6/9
二、 恒摩尔流的假定
精馏操作时，在精馏段和提馏段内，每层塔板上升的汽相 摩尔流量和下降的液相摩尔流量一般并不相等，为了简化精
馏计算，通常引入恒摩尔流动的假定。
2018/6/9
将以上两式联立后，有：
y n 1
L D L D xn x D xn xD V V LD LD
令R=L/D，R 称为回流比，于是上式可写作：
y n 1
R 1 xn xD R 1 R 1
以上两式均称为精馏段操作线方程。
2018/6/9
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xn 和与其相邻的下一层板上升的蒸汽组成yn+1 之间的关系。 （2）该方程为一直线方程，该直线过对角线上a(xD，xD)点， 以R/(R+1)为斜率，或在y轴上的截距为xD/(R+1)。
（1）恒摩尔汽流
化工原理知识要点
1.分离过程包括均相物系的分离和非均相物系的分离，其中均相物系不能通过简单的机械方法分离，需通过某种物理（或化学）过程实现分离。
2.相际传质过程：根据不同组分在各相中物性的差异，使某组分从一相向另一相转移：3.气液传质过程是指物质在气、液两相间的转移，它主要包括气体的吸收（或脱吸）、气体的增湿（或减湿）等单元操作过程。
4.汽液传质过程是指物质在汽、液两相间的转移，该汽相是由液相经过汽化而得，它主要包括蒸馏（或精馏）单元操作过程。
5.液液传质过程是指物质在两个不互溶的液相间的转移，它主要包括液体的萃取等单元操作过程。
6.液固传质过程是指物质在液、固两相间的转移，它主要包括结晶（或溶解）、液体吸附（或脱附）、浸取等单元操作过程。
7.气固传质过程是指物质在气、固两相间的转移，它主要包括气体吸附（或脱附）、固体干燥等单元操作过程。
8.平衡常数一般大于1，当偏离1时，便可采用平衡分离过程使均相混合物得以分离，越大越容易分离。
9.膜分离是指在选择性透过膜中，利用各组分扩散速度的差异，而实现混合物分离的单元操作过程。
包括：超滤、反渗透、渗析、点渗析10.场分离是指在外场（电场、磁场等）作用下，利用各组分扩散速度的差异，而实现混合物分离的单元操作过程。
包括：电泳、热扩散、高梯度磁场分离11.分离方法选择的原则：被分离物系的相态、被分离物系的特性、产品的质量要求、经济程度12.由于分子的无规则热运动而形成的物质传递现象——分子传质。
分子传质又称为分子扩散，简称为扩散。
分子传质在气相、液相和固相中均能发生。
13.描述分子扩散过程的基本定律——费克第一定律。
14.用示例说明：总体流动现象：（示例：用水吸收空气中的氨）设由A、B组成的二元气体混合物，其中A为溶质，可溶解于液体中，而B不能在液体中溶解。
这样，组分A可以通过气液相界面进入液相，而组分B不能进入液相。
由于A分子不断通过相界面进入液相，在相界面的气相一侧会留下“空穴”。
化工原理复习题及答案
化工原理复习题及答案【篇一：化工原理复习题库及答案】题一一：填充题（20分）1、某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程的截距为零，则精馏段操作线斜率等于_______，提馏段操作线的斜率等于________ ,回流比等于____________, 馏出液等于___________,回流液量等于_____________。
2、理想溶液的特点是同分子间作用力_____异分子间作用力，形成的混合溶液中没有__________________.___________________。
3、精馏塔结构不变，操作时若保持进料的组成、流率、热状况及塔顶流率一定，只减少塔釜的热负荷，则塔顶组成______,塔底组成________4、精馏塔的塔底温度总是_______塔顶温度，其原因________________、-______________________________________________________ __。
5、已测得精馏塔自塔顶下数第四和第五层塔板的两相组成为0.62、0.75、0.70、0. 82,其中x4?0.70，试判断：y4?______、y5?______ 、x5?____。
6 、塔板负荷性能图中有______线，分别是___________、____________、_________________、_____________________、_____________________。
7、在选择吸收剂时，应主要考虑的4个方面是_____________、___________、_____________、______________。
8、对于低浓度气体吸收操作，在求传质单元数时，解析法的适用条件是__________________，对数平均推动力法的适用条件是__________________，梯级图解法的适用条件是____________,图解积分法的适用条件是_______。
化工原理考试重点整理
的场所。
当叶轮中心的液体被甩出后，泵壳的吸入口出形成了一定的真空，外面的大气压力迫使液体经底阀、吸入管进入泵内，填补了液体排出后的空间。
这样，只要叶轮旋转不停，液体就源源不断地被吸入和排出2.旋风分离器的工作原理：含尘气体从圆筒上部的长方形切线进口进入旋风分离器里，在器内沿圆筒内壁旋转向下流动，到了圆锥的底部附近转变为上升气流，最后由上部出口管排出，在气体旋转流动过程中，颗粒由于离心力作用向外沉降到内壁后，沿内壁落入灰斗3.吸收剂的选择：1，对吸收质的溶解度大，以提高吸收速率并减少吸收剂的需用量。
2，对吸收质的选择性好，对吸收质组分以外的其他组分的溶解度要很低或基本不吸收。
3，挥发性低，以减少吸收和再生过程中吸收剂的挥发损失。
4，对设备腐蚀性小或无腐蚀性，尽可能无毒。
5，操作温度下吸收剂应具有较低的黏度，且不易产生泡沫，以实现吸收塔内良好的气流接触状况。
6，要考虑到价廉，易得，化学稳定性好，便于再生，不易燃烧等经济和安全因素。
7，混合气中的溶质的含量不同，应选用不同的吸收剂4.双膜理论的基本论点：1、相互接触的气、液两相流体间存在着稳定的相界面，界面两侧各有一个很薄的停滞膜，相界面两侧的传质阻力全部集中于这两个停滞膜内，吸收质以分子扩散方式通过此二膜层由气相主体进入液相主体；2、在相界面处，气、液两项瞬间即可达到平衡，界面上没有传质阻力，溶质在界面上两相的的组成存在平衡关系，即所需的传质推动力为零或气、液两相达到平衡。
3、在两个停滞膜以外的气、液两相主体中，由于流体充分湍动，不存在浓度梯度，物质组成均匀。
溶质在每一相中的传质阻力都集中在虚拟的停滞膜内。
5.气缚：离心泵启动时，若泵内存有空气，由于空气密度很低，旋转后产生的离心力小，因而叶轮中心区所形成的低压不足以将储槽内的液体吸入泵内，虽启动离心泵也不能输送液体。
此种现象称为气缚6.汽蚀：金属表面受到压力大、频率高的冲击而剥蚀以及气泡内夹带的少量氧气等活性气体对金属表面的电化学腐蚀等，使叶轮表面呈现海绵状、鱼鳞状破坏的这种现象吸收设备：填料塔和板式塔吸收操作的分类：物理吸收和化学吸收，单组分吸收和多组分吸收，非等温吸收和等温吸收7.精馏塔的进料热状况参数一般有5种：1、q=1，即饱和液体进料或称泡点进料；2、q=0，即饱和蒸汽进料或称露点进料；3、1>q>0，即气-液混合物进料；4、q>1，即过冷液体进料；5、q<0，即过热蒸汽进料8.回流主要有如下作用：1.提供塔板上的冷回流，取走塔内多余的热量，维持塔内的热量平衡；2. 提供塔板上的冷流体，气液两相在塔板上逆向接触，上行的气体中重组分冷凝，下行的液体中的轻组分吸热汽化，反复的冷凝汽化作用进一步增加产品分离的精度；3.使轻组分更精冷凝气相中的可凝气体（主要是提供塔板上的冷流体，气液两相在塔板上逆向接触，上行的气体中重组分冷凝，下行的液体中的轻组分吸热汽化，反复的冷凝汽化作用进一步增加产品分离的精度。
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'
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。
模块5 液体精馏操作_教案
模块五液体精馏操作项目1 认识精馏装置【教材版本】李祥新、朱建民主编《化工单元操作》，高等教育出版社2009年3月出版。
【教学目标】1．通过观察精馏实训装置，掌握精馏塔的基本结构和工作原理。
2．熟悉精馏塔各部件的结构和作用。
3．掌握精馏操作基本知识。
【教学重点、难点】重点：精馏塔结构及工作原理难点：精馏原理【教学方法】采用项目教学法，以行动导向来进行学习，调动学生的学习积极性，注重培养学生规范操作、观察分析、团结合作的能力。
根据本项目特点，采用“导入——演示——实训——评价——讲授——讨论”的教学过程，先让学生在完成具体项目的过程中熟悉相应单元操作，然后通过相关知识的学习达到教学目标。
【学时安排】8学时【教学建议】先通过例子导入本项目的工作任务，根据要求布置实训任务，演示实训操作方法，指导学生按步骤完成实训项目。
然后，在学生预习的基础上学习液体精馏的相关知识。
【教学过程】一、导入化工生产中，经常需要对均相液体混合物进行分离，以达到提纯和回收有用组分的目的，精馏就是实现这一分离最常用的单元操作。
二、教师讲授及演示实训步骤1．布置实训任务：认识精馏实训装置及流程。
2．引导学生先大致了解精馏装置，简述其用途，提高学生学习兴趣。
图5-1 精馏实训装置三、学生实训指导学生按工艺卡片进行实训。
观察精馏塔主体——观察全凝器——观察塔釜或再沸器——观察产品罐、原料罐——观察仪表及调节系统四、检查评价学生自查实训情况，各组比较操作情况及数据的准确性，选出最佳操作人员。
五、相关知识在学生预习及实训操作的基础上，由教师讲授与学生讨论相结合，完成以下内容的学习。
一、精馏塔学生自学、讨论内容1．精馏塔的作用是什么？板式塔和填料塔的气液接触部件有何不同？2．根据下图说明板式塔的结构及塔内物料流向。
图5-2 板式塔的结构3．比较各种类型塔板的结构及特点。
二、精馏的基础知识教师讲授内容1．蒸馏的概念 利用混合物中各组分挥发度的不同（即沸点的不同），将混合液加热沸腾汽化，分别收集挥发出的气相和残留的液相，从而将液体混合物中各组分分离。
化工原理(下)题
化工原理（下）练习题一、填空1. 精馏和普通蒸馏的根本区别在于塔内有回流的液体；平衡蒸馏（闪蒸）与简单蒸馏（微分蒸馏）的区别是简单蒸馏为非稳态过程，平衡蒸馏为稳态过程。
2. 双组分精馏，相对挥发度的定义为α＝_V A/V B__，其值越大表明两组分越容易分离。
α＝1时，则两组分不能用普通精馏分离。
3. 精馏的原理是根据汽液混合物挥发度的不同，经过多次的部分汽化和多次的部分冷凝，实现精馏操作的必要条件是塔顶液相回流和塔底上升蒸汽流。
4. 精馏计算中，q值的含义是_进料热状况参数_，其它条件不变的情况下q值越_大__表明精馏段理论塔板数越多，q线方程的斜率(一般)越小。
当泡点进料时，q＝ 1 ，q线方程的斜率＝∞。
5. 最小回流比是指平衡线，提馏段操作线，精馏段操作线，以及q线方程的交点，适宜回流比通常取为 1.1―2.0 倍最小回流比。
6. 全回流操作条件下，精馏段、提馏段的操作线与对角线重叠。
此时传质推动力最大，所需理论塔板数最少。
7. 精馏塔进料可能有 5 种不同的热状况，对于泡点和露点进料，其进料热状况参数q 值分别为 1 和 0 。
8. 气液两相呈平衡状态时，气液两相温度相等，液相组成小于气相组成。
9. 精馏塔进料可能有 5 种不同的热状况，当进料为气液混合物且气液摩尔比为 2 : 3时，则进料热状况参数q值为 3/5 。
10. 对一定组成的二元体系，精馏压力越大，则相对挥发度越大，塔操作温度越低，从平衡角度分析对该分离过程越容易进行。
11．板式精馏塔的操作中，上升汽流的孔速对塔的稳定运行非常重要，适宜的孔速会使汽液两相充分混合，稳定地传质、传热；孔速偏离适宜范围则会导致塔的异常现象发生，其中当孔速过低时可导致__漏液_______，而孔速过高时又可能导致__液泛______。
12. 对于不饱和空气，表示该空气的三个温度，即：干球温度t, 湿球温度t w和露点t d间的关系为_t>t w > t d__________; 对饱和空气则有____t = t w = t d _ _____。
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。
6 蒸馏操作习题
化工单元操作技术
江苏食品职业技术学院
选择题
5. 精馏分离的依据是（ A ）。 A、利用混合液中各组分挥发度不同； B、混合气中各组分在某种溶剂中溶解度的差异； C、利用混合液在第三种组分中互溶度的不同； D、无法说明 6. 某二元理想溶液，其组成为0.6（摩尔分数，下同），相应的泡点为t1， 与之相平衡的气相组成0.7，相应的露点为t2，则（ A ）。 A、t1=t2； B、t1>t2； C、t1<t2； D、无法判定 7. 某溶液由A、B两种可挥发组分组成，经实验测定，若向该溶液添加A， 溶液的泡点将提高。据此能作出的判断为（ C ）。 A、α>1； B、α<1； C、A在气相中的摩尔分数小于与其平衡的液相中A的摩尔分数； D、在气液相平衡时，气相中A的摩尔分数大于B的摩尔分数 8. 某连续精馏塔，原料量不变而进料组成减小，欲保持塔顶、塔底的产品组 成不变，则塔顶产品量将（ B ）。 A、增加； B、减少； C、不变； D、不确定
蒸馏操作习题及解答
化工单元操作技术
江苏食品职业技术学院
填空题
1. t-x-y相图主要的用途是（ 理解蒸馏原理 ）。 2. 回流比R=L/D中，L和D均为（ 摩尔流率）。 3. 精馏塔顶为全凝器时，则y1（ = ）xD。 4. 目前常用的板式塔是（ 浮阀塔）。 5. 若发生雾沫夹带，可以（减少 ）塔底蒸汽量。 6. 当分离沸点较高，而且又是热敏性混合液时，精馏操作压力应采用 （减压 ）。 7. 若要求双组分混合液分离成两个较纯的组分，则应采用（精馏 ）。 8. 某精馏塔的馏出液量 D =50 kmol/h, 回流比 R =2 ，则精馏段之L为 （ 100 ）kmol/h。 9. 工业生产中在精馏塔内将（多次部分气化 ）过程和（多次部分冷凝 ）过 程有机结合起来而实现操作的。而（ 回流）是精馏与普通精馏的本质区别。 10. 精馏塔的作用是提供气液接触进行（ 传热）和（ 传质）的场所。 11. 在连续精馏塔内，加料板以上的塔段称为（精馏段 ）；加料板以下的塔 段（包括加料板）称为（ 提馏段）。
化工原理期末思考题
《化工原理》期末复习思考题一、填空题1．在一管路系统中连接U管压差计，系统的压力稳定，那么U管压差计使用的指示液密度越大，则指示液液柱高度差值R越。
2．离心泵的工作点是曲线和________________曲线的交点。
3．可以通过雷诺数来判断流体的流动型态，雷诺数Re= ，当Re＞4000时，流体在管路中的流动型态是。
4．在分析对流传热机理时，靠近壁面的有一薄层做层流流动的“膜”，即层流底层，其热量传递的方式主要是。
5．在管壳式换热器中，提高管内流体流动速率，可以加大流体在管内的湍流程度，其传热系数，理由是。
6．空气的湿度H越大，则其露点td就越______(填高或低)；对于饱和湿空气，其干球温度t、湿球温度tw和露点td的关系是__________________（大小关系）。
7．离心泵在启动时应先将出口阀_______，目的是____________。
8．全回流操作时，两板之间任一截面的上升蒸气与下降液体的组成相等，传质过程推动力，达到一定分离程度所需的理论塔板数。
9. I-H(焓湿)图共包括5种线,分别是等湿度线、等焓线、________、_________和水蒸气分压线、。
10．流体在圆形直管中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来的；如果只将管径增加一倍而流速不变，则阻力损失为原来的倍11. 某设备的真空表读数为500mmHg，设备外环境大气压强为640mmHg，则它的绝对压强为_________Pa。
如果某设备的压力表读数为200mmHg，设备外环境大气压强为640mmHg，则它的绝对压强为_________Pa。
13. 流体在圆形直管内作滞流（层流）流动时，其流动阻力及其阻力系数的计算公式分别为_________、______。
14. 根据双膜理论，溶解度大的气体吸收过程为_______控制，溶解度小的气体吸收过程是_________控制。
15. 某圆形管道外有两层厚度相等的保温材料A和B，温度分布线如右下图所示，则λA______λB (填“﹥”或“﹤”)，将______层材料放在里层时保温效果更好。
2精馏计算
少使提馏段操作线越来
越靠近平衡线。
q=1
q>1
e
xW
xF
xD
19
(1)五种进料热状况：
1、冷液进料 ； 2、泡点进料（饱和液体进料）； 3、气液混合物进料 ； 4、露点进料（饱和气体进料）； 5、过热蒸气进料
20
(2)进料热状况对进料板物流的影响
（1）冷液进料
tF tV ,
L'LF
V ' V
（2）对于泡点进料
16
由于相邻两板的温度和浓度变化不大，所以可以假设
IV IV',ILIL'
整理得： L'LIV IF F IVIL
令q=L'LIVIF F IVIL
=饱饱 和和 蒸蒸 汽汽 焓-焓 饱 -原 和料 液焓 体焓
=将 11Kkmmol原 o进 1原 l料 k料 m液 料 变 o原 的 为 变 l 千 料 饱 成 摩 和 的 饱 尔 蒸 摩 汽 和 汽 化 尔 所 蒸热 需 汽 汽的 的 化 所 热 热 热 量 需焓
通过物料衡算推导出来。
4
3.3.2 分段物料衡算
由于精馏过程比较复杂，推导操作线方程时，需作
适当的简化处理，故提出以下两个基本假定。
（一）基本假定
（1）恒mol气化
在精馏段内，单位时间内从每块塔板上升蒸气的mol数
都相等。在提馏段也是一样，但两段的上升蒸气mol数不一
定相等。
在精馏段：V1=V2=…=Vn=V 在提馏段：V1＇=V2＇=…=Vn＇=V＇
q>1
q=0
q<0
e
xW
xF
xD
W , xw
釜液
一、精馏塔的进料热状况 精馏塔五种进料热状况共30页
提馏段操
作线方程 则 ym 1L Lq qF W Fxm Lq WF WxW
二、进料热状况参数
3. 进料热状况参数的计算
对于冷液进料，设进料温度为 tF 、泡点温度为 tb
qIVIFcp(tbtF)r
IVIL
r
r xiri cP xicpi
定性温度 tm 12(tF tb)
泡点进料 tF tb q 1
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、进料热状况参数
由 L LqF
冷液进料
LLF
泡点进料
LLF
汽液混合物进料 LLLF
露点进料
LL
过热蒸汽进料
LL
q 1
q 1
0q1
q0 q0
一、逐板计算法
逐板计算法通常从塔顶开始，计算过程中依次 使用平衡方程和操作线方程，逐板进行计算，直至 满足分离要求为止。
平衡方程
y x 1 ( 1)x
（a)
一、精馏塔的进料热状况
1.冷液进料
冷液进料 tF tb
LLF V V
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
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
化工原理复习4小练习题(2)
★习题：蒸馏是分离 的一种方法，其分离依据是混合物中各组分的 ，分离的条件是 。
答案： 均相液体混合物 挥发性差异造成气液两相系统★习题：在t-x-y 图中的气液共存区内，气液两相温度 ，但气相组成 液相组成，而两相的量可根据 来确定。
答案： 相等 大于杠杆规则★习题：当气液两相组成相同时，则气相露点温度 液相泡点温度。
答案： 大于 （每空1分）★习题：双组分溶液的相对挥发度α是溶液中 的挥发度对的挥发度之比，若α=1表示 。
物系的α值愈大，在x-y 图中的平衡曲线愈 对角线。
答案： 易挥发组分 难挥发组分不能用普通蒸馏方法分离 远离★习题：工业生产中在精馏塔内将 过程和过程有机结合起来而实现操作的。
而 是精馏与普通精馏的本质区别。
答案： 多次部分气化 多次部分冷凝回流★习题：精馏塔的作用是 。
答案： 提供气液接触进行传热和传质的场所。
★习题：在连续精馏塔内，加料板以上的塔段称为 ，其作用是；加料板以下的塔段（包括加料板）称为，其作用是 。
答案： 精馏段 提浓上升蒸汽中易挥发组分提馏段 提浓下降液体中难挥发组分★习题：离开理论板时，气液两相达到 状态，即两相 相等，互成平衡。
答案： 平衡 温度组成★习题：精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，其原因有（1）和（2） 。
答案： 塔顶易挥发组分含量高 塔底压力高于塔顶（每空2分，共4分）★习题：精馏过程回流比R 的定义式为 ；对于一定的分离任务来说，当R= 时，所需理论板数为最少，此种操作称为 ；而R= 时，所需理论板数为∞。
答案： R= D L∞ 全回流 Rmin精馏塔有进料热状况，其中以进料q值最大，进料温度泡点温度。
答案：五种冷液体小于★习题：某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程的截距等于零，则回流比等于，馏出液流量等于，操作线方程为。
答案：∞零y n+1=x n★习题：在操作的精馏塔中，第一板及第二板气液两相组成分别为y1,x1及y2,x2；则它们的大小顺序为最大，第二，第三，而最小。
6.6 进料热状况的影响和q线方程汇总
L’
V ' V F
L L
图6-30饱和蒸汽进料
V V ' F
L' L
图6-31过热蒸汽进料
由于不同进料热状况的影响，使从进料 板上升蒸汽量及下降液体量发生变化，也即 上升到精馏段的蒸汽量及下降到提馏段的液 体量发生变化；即：有V、V′和 L、L′之分。 精馏塔中两段的汽、液摩尔流量之间的 关系与进料的热状况有关，通用的定量关系 可通过进料板上的物料恒算与热量恒算来求 得。
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
(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；
(6－54)
4、对于饱和液体、气液混合物及饱和蒸汽三 种进料而言，q值就等于进料中的液相分率。 设液相分率为a，则气相分率为（1-a）； 进料焓：
hF a h (1 a) H
H hF a q H h
(6－55)
即：
气—液混合进料：
qa
(6－56)
饱和液体进料（泡点进料）：
L L qF
由气液平衡方程计算气液相平衡组成如本题附表所示
提馏段
提馏段中上升 气体摩尔流量
qn,V1 qn,V2 qn,Vm qn,V 常数
注意：两段上升的气相摩尔流量不一定相等 。
二、恒摩尔流假定
2.恒摩尔液流 精馏段
精馏段中下降 液体摩尔流量
qn,L1 qn,L2 qn,Ln qn,L 常数
提馏段
tF td
qn,L qn,L
qn,V qn,V qn,F
饱和蒸气进料
三、进料热状况的影响
过热蒸气进料 对于过热蒸气进料
tF td
qn,L qn,L
qn,V qn,V qn,F
过热蒸气进料
三、进料热状况的影响
2.进料热状况参数
（1）进料热状况参数定义
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。
平衡方程
y
x
1 ( 1)x
（a)
操作线 方程
R
1
yn1 R 1 xn R 1 xD
ym 1
qn,L qn,L qn,W
xm
qn,W qn,L qn,W
xW
（b) （c)
逐板计算法示意图
一、逐板计算法
塔顶采用全凝器 y1 xD
(a)
(b)
(a)
由 y1 =xD
二、恒摩尔 流的假定
假设精馏塔各段 上升或下降的流量相 等。
蒸汽
冷凝器 塔顶产品, xD （馏出液）
液相回流
料液, xF
精馏段
提馏段 蒸汽
再沸器 回流液体 塔底产品, xW
二、恒摩尔流的假定
1.恒摩尔气流 精馏段
4.5.精馏塔进料热转况的影响
精馏塔在操作过程中，精馏段和提馏段汽液两相流量间的关系与精馏塔的进料热状况有关，因而进料热状况对精馏段和提馏段的操作线方程有直接的影响。根据工艺条件和操作要求，精馏塔可以不同的物态进料。组成为xF的原料，其进料状态可有以下五种：
（1）冷液体进料（a）
（2）饱和液体进料（b）
（3）气-混合物进料（c）
（1）冷液体进料q>1
表示L’>L+F,V’>V
（2）饱和液体进料q=1
表示L’=L+F,V’=V
（3）气液混合物进料0<q<1
表示L’>L,V’<V
（4）饱和蒸汽进料q=0
表示L’=L,V’=V-F
（5）过热蒸汽进料q<0
表示L’<L,V’<V-F
课堂练习
见ppt
点评学生完成情况
学生完成课堂练习
讲授新知
3.情感态度与价值观：
激发学生学习的兴趣；培养学生的好奇心，鼓励学生积极寻求答案，培养学生正确的科学态度。
教学重点
精馏塔进料的热状况及进料热状况对q线和操作线的影响
教学难点
不同进料热状况对进料板上下各股流的影响
教学方式
以PPT展示、黑板讲授相结合为主，启发、提问、讨论等多种方法相结合。
课前准备
1.全班分为8个学习小组，选好小组长；
《精馏塔进料热状况的影响》教学设计
课程名称
化工单元操作
课题
精馏塔进料热状况的影响
授课对象
中职二年级学生
课型
理论课
授课人数
48人
课时
1
教材分析
教学目标
1.知识与技能：
通过学习，学生能掌握精馏塔进料的五种热状况，理解进料热状况对q线的影响。
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
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
3
d
1a
e b4
5
c
xW
xF
xD
NT=4（不包括再沸器）；NT=5（包括再沸器）；NF=3
平衡方程
y
x
1 ( 1)x
（a)
操作线 方程
R
1
yn1 R 1 xn R 1 xD
（b)
ym 1
L L W
xm
W L W
xW
（c)
逐板计算法示意图
一、逐板计算法
塔顶采用全凝器 y1 xD
(a)
(b)
(a)
由 y1 =xD
x1
y2
x2
(b)
xF≥ xn（泡点进料）
(a) … (a) y3
进料板 NF ：第 n 层 精馏段理论板层数：n-1（进料板算在提馏段）
2.饱和液体（泡点）进料
饱和液体进料 tF tb
L L F VV
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
tb tF td
L L L F
VV
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
L L VV F
饱和蒸汽进料
热量衡算 FI F V IV LI L VIV LI L 设 IL IL
IV IV FI F V IV LI L VIV LI L (V V )IV FI F (L L)I L
二、进料热状况参数
整理得 IV I F L L
IV IL
F
令 q IV IF IV IL
二、进料热状况参数
由 L L qF
冷液进料 泡点进料 汽液混合物进料 露点进料 过热蒸汽进料
L L F
L L F L L L F
L L
L L
q 1 q 1
0 q 1
q0 q0
一、逐板计算法
逐板计算法通常从塔顶开始，计算过程中依次 使用平衡方程和操作线方程，逐板进行计算，直至 满足分离要求为止。
二、梯级图解法
进料热状况对q线的影响
进料热状况 q 值 q/（q-1）
冷液进料
q 1
泡点进料
q 1
汽液混合 物进料
0 q 1
露点进料
q0
0
过热蒸汽进料 q 0
q线的形状
q 值越大，进料
温度越低，平衡 线与操作线距离 越远，所需的理 论板层数越少。
进料热状况对理论板层数的影响
练习题目
思考题 1.进料热状况参数有何物理意义？
L qF L qF W
xm
W L qF W
xW
二、进料热状况参数
3. 进料热状况参数的计算
对于冷液进料，设进料温度为 tF 、泡点温度为 tb
q IV IF cp (tb tF ) r
IV IL
r
r xiri
cP xicpi
定性温度
tm
1 2
(tF
tb )
泡点进料 tF tb q 1
一、精馏塔的进料热状况
5.过热蒸汽进料
过热蒸汽进料 tF td
L L
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
二、进料热状况参数
物料衡算 F V L V L
一、逐板计算法
(c)
(a)
(c)
由 x1=xn
y2
x2
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）
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
2.q 线方程或进料方程是如何获得的？
3.进料量对理论板层数有无影响，为什么？ 4.在分离任务一定时，进料热状况对所需的理论
板层数有何影响？ 作业题: 6、8、10
进料热状 况参数
将1kmol 进料变为饱和蒸汽所需热量 原料液的kmol 汽化潜热
则 V V (q 1)F L L qF
二、进料热状况参数
2.进料热状况参数对提馏段操作线方程的影响
由 L L qF
V V (q 1)F
ym 1
L L W
xm
W L W
xW
提馏段操
作线方程
则
ym 1
q 线方程或 进料方程
二、梯级图解法
y q x xF q 1 q 1
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。
斜率
q q 1
a f
d
e
截距
b
xD R 1
c
xW
xF
xD
操作线的作法
出精馏段和提馏段的操作线。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。
a
d
b
xD
R 1
c
xW L W
xW g
xD
精馏塔的操作线
二、梯级图解法
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，且这种作图法不能直接反映进 料热状况的影响。故提馏段操作线通常按以下方法