模块5 液体精馏操作_教案

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1、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

2、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

3、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

4、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。蒸馏分离的依据：混合物中各组分的挥发性差异。分离的条件：必须造成气液两相系统。工业蒸馏的分类方法，同学生一同查阅表5-2。2．蒸馏原理（1）拉乌尔定律在一定温度下，溶液上方的蒸气中任一组分的分压等于此纯组分在该温度下的饱和蒸气压乘以该组分在液相中的摩尔分数。（2）双组分溶液的气、液相平衡相图图5-8一定总压下苯-甲苯溶液的t-x-y图两条曲线：t-x线（饱和液体线或泡点线），t-y线（饱和蒸气线或露点线）。三个

5、区域：液相区或过冷区（饱和液体线以下），此时溶液处于尚未沸腾的状态。气相区或过热蒸气区（饱和蒸气线以上），此时溶液全部汽化为蒸气。气-液共存区（两条曲线之间），在该区气液两相共存。泡点：若将温度为t1，组成为x1（图中L点）的溶液加热，达到t2（D点）时，溶液开始沸腾，产生第一个气泡，此时的温度称为泡点，故液相线又称为泡点线。露点：若将温度为t5，组成为y1（图中G点）的过热蒸气冷却，至t4（F点）时蒸气开始冷凝，产生第一个液滴，此时温度称为露点，故气相线又称为露点线。从t-x-y图上可以看出：当气、液两相共存时，yA＞xA，且

6、只能将混合液部分汽化或部分冷凝，混合液才能得到分离。在蒸馏过程中，多采用一定外压下的y-x图。以x为横坐标，以y为纵坐标。图5-9苯-甲苯溶液的y-x图图中曲线表示液相组成和与之平衡的气相组成间的关系，称为平衡曲线。（3）相对挥发度挥发度：指混合液中某组分在气相中的平衡分压与该组分在液相中的摩尔分数的比值。表示物质（组分）挥发的难易程度。对于两组分（A和B）混合液，A、B组分的挥发度，为                   相对挥发度：                      对于理想溶液，因其服从拉乌尔定律，则：      

7、      理想溶液的相对挥发度等于同温度下两纯组分的饱和蒸气压之比。若操作压力不高，气相遵循道尔顿分压定律，则上式可表示为     或    式中yA，yB——组分A、B在气相中的摩尔分数。气液平衡方程：对两组分溶液， ，若已知平均相对挥发度，可用平衡方程求得平衡时气液相组成的关系。值大小可用来判断物系能否用普通蒸馏方法加以分离及分离的难易程度。若＞1，则y＞x，可用普通蒸馏方法进行分离。越大，分离越容易；若＜1，同上。若＝1，则y＝x，气液相组成相等，用普通蒸馏方法不能分离该混合物。（4）简单蒸馏简单蒸馏操作时，将原料液放在

8、密闭的蒸馏釜中加热，使溶液沸腾部分汽化，产生的蒸气通过管道引入冷凝器中冷凝成液体，由馏出液接受器贮存，残液从釜底排出。馏出液中易挥发组分含量较高，而残液中难挥发组分含量较高。下面通过图5-10说明蒸馏的原理。图5-10蒸馏原理图当将组成为xf的混合液加入蒸馏釜后