化工原理教案(下册)
《化工原理-下》课程教学大纲
《化工原理-下》课程教学大纲课程编号：CHET2017课程类别：学科基础课程授课对象：化学工程与工艺专业开课学期：春季学分：2学分主讲教师：朱秀林、程振平、张正彪等指定教材：夏清，陈长贵主编，《化工原理》（下册），天津科学技术出版社，2006年第七章蒸馏课时：6周，共12课时教学内容第一节两组分溶液的气液平衡一、相律和相组成教学要点：相律，质量分数与摩尔分数的换算二、两组分理想物系的气液平衡教学要点：用饱和蒸气压表示气液平衡关系，相对挥发度，t-x-y图，x-y图三、两组分非理想物系的气液平衡教学要点：恒沸组成，t-x-y图，x-y图第二节平衡蒸馏和简单蒸馏一、平衡蒸馏教学要点：平衡蒸馏的流程及计算二、简单蒸馏第三节精馏原理和流程一、精馏原理及操作流程教学要点：部分汽化与冷凝，精馏段，提馏段第四节两组分连续精馏的计算一、理论板的概念及恒摩尔流的假定教学要点：理论板，恒摩尔液流，恒摩尔气流二、物料衡算和操作线方程教学要点：全塔物料衡算，精馏段的操作线方程，提馏段的操作线方程三、进料热状况的影响教学要点：加料板，进料热状况参数四、理论板的求法教学要点：逐板计算法，图解法，进料方程五、几种特殊情况时理论板层数的求法教学要点：直接蒸气加热，多侧线塔六、回流比的影响及其选择教学要点：全回流，最少理论板层数，芬斯克方程，最小回流比，适宜回流比的选择七、简捷法求理论板层数，塔高和塔径的计算教学要点：吉利兰图及应用，塔高的计算，塔径的计算八、连续精馏装置的焓衡算及精馏塔的操作和调节教学要点：冷凝负荷，再沸器的热负荷，精馏过程的节能，影响精馏操作的主要因素，精馏塔的控制和调节第五节间歇精馏一、回流比恒定时间歇精馏的计算教学要点：确定理论板层数，瞬间x D和x W的关系，釜液量的计算二、溜出液组成恒定的间歇精馏的计算教学要点：理论板层数的确定，x W和R的关系，气化量的计算第六节恒沸精馏和萃取精馏一、恒沸精馏教学要点：原理及特点二、萃取精馏教学要点：原理及特点第七节多组分精馏一、流程方案的选择教学要点：精馏塔的数目，流程方案的选择二、多组分物系的气液平衡教学要点：理想系统的气液平衡，非理想系统的气液平衡，相平衡常数的应用 三、关键组分的概念及各组分在塔顶和塔底产品中的分配教学要点：关键组分的概念，清晰分割四、最小回流比，简捷法确定理论板层数教学要点：轻重关键组分，吉利兰图思考题：1、压强对气液平衡有何影响？一般如何确定精馏塔的操作压强？2、进料量对塔板层数有无影响？为什么？3、对不正常形状的气液平衡曲线，是否必须通过曲线的切点来确定最小回流比R min，为什么？4、通常，精馏操作回流比R = (1~2) R min，试分析根据哪些因素确定倍数的大小。
《化工原理》教案
《化工原理》教案第一章：绪论1.1 课程介绍解释化工原理的概念和重要性概述课程的目标和内容1.2 化工过程的基本类型介绍化工过程的四个基本类型：单元操作、单元过程、化学反应和物理变化解释每种类型的特点和应用1.3 化工工艺流程图介绍化工工艺流程图的符号和表示方法分析一个简单的化工工艺流程图1.4 化工生产中的安全和环保强调化工生产中的安全措施和注意事项讨论环保在化工生产中的重要性第二章：流体力学基础2.1 流体的性质介绍流体的定义和分类解释流体的密度、粘度和表面张力等基本性质2.2 流体力学方程介绍流体力学的基本方程，如质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程解释这些方程在化工中的应用2.3 流体的流动讨论流体的层流和湍流流动分析流速、流量和流阻等概念2.4 泵与风机的原理及应用介绍泵和风机的分类和工作原理讨论泵和风机在化工生产中的应用和选择第三章：热力学基础3.1 热力学基本概念介绍热力学的定义和基本术语，如系统、状态、过程和能量解释热力学第一定律和第二定律3.2 热力学方程介绍热力学方程，如状态方程、焓方程和熵方程分析这些方程在化工中的应用3.3 相平衡讨论相平衡的基本原理和相图解释单组分系统和多组分系统的相平衡条件3.4 热传递介绍热传递的类型和方式，如导热、对流和辐射分析热传递的数学表达式和计算方法第四章：化学平衡与反应工程4.1 化学平衡的基本概念介绍化学平衡的定义和基本原理解释化学平衡常数和勒夏特列原理4.2 化学平衡的计算介绍化学平衡的计算方法和步骤分析化学平衡计算中的限制条件和优化问题4.3 反应动力学介绍反应动力学的定义和基本方程解释零级反应、一级反应和二级反应的特点和计算方法4.4 反应器设计介绍反应器的类型和设计原则分析反应器的操作条件、效率和优化问题第五章：分离工程5.1 分离方法概述介绍分离工程的概念和重要性概述常见的分离方法，如过滤、离心、吸附和蒸馏5.2 过滤原理与设备介绍过滤原理和过滤介质的选择分析过滤设备的设计和操作条件5.3 离心分离原理与设备解释离心力产生的原理和离心分离的适用范围讨论离心分离设备的设计和操作条件5.4 蒸馏原理与设备介绍蒸馏原理和蒸馏塔的设计分析蒸馏操作的条件和蒸馏效率的优化第六章：膜分离技术6.1 膜分离原理介绍膜分离技术的定义和基本原理解释膜的筛选作用和选择性分离机制6.2 膜材料的类型及选择讨论膜材料的种类，如聚合物膜、陶瓷膜和生物膜分析膜材料的选择依据和应用领域6.3 膜分离过程及设备介绍常见的膜分离过程，如微滤、超滤、纳滤和反渗透分析膜分离设备的设计和操作条件6.4 膜污染与清洗讨论膜污染的类型和影响因素介绍膜清洗的方法和技术第七章：吸附工程7.1 吸附原理介绍吸附的概念和吸附等温线解释吸附剂的选择和吸附过程的类型7.2 吸附平衡与动力学分析吸附平衡的数学表达式和影响因素讨论吸附动力学的基本方程和特点7.3 吸附塔的设计与操作介绍吸附塔的类型和设计原则分析吸附塔的操作条件、效率和优化7.4 吸附应用实例探讨吸附技术在化工、环境保护等领域的应用实例第八章：离子交换与电解8.1 离子交换原理介绍离子交换的定义和基本原理解释离子交换树脂的选择和离子交换过程的类型8.2 离子交换设备及操作介绍离子交换设备的类型和操作条件分析离子交换效率和优化问题8.3 电解原理与设备解释电解的概念和电解池的类型讨论电解设备的设计和操作条件8.4 电解应用实例探讨电解技术在化工、能源等领域的应用实例第九章：热泵与制冷工程9.1 热泵原理与分类介绍热泵的概念和分类，如空气源热泵、水源热泵和地源热泵解释热泵的工作原理和性能评价指标9.2 热泵系统的设计与运行介绍热泵系统的设计方法和运行条件分析热泵系统的能效比和优化问题9.3 制冷原理与设备解释制冷的概念和制冷循环的类型讨论制冷设备的设计和操作条件9.4 制冷应用实例探讨制冷技术在空调、食品保鲜等领域的应用实例第十章：化工过程控制与优化10.1 过程控制的基本概念介绍过程控制的目标和基本原理解释控制器、传感器和执行机构等基本组成部分10.2 常用过程控制策略讨论常用的过程控制策略，如比例-积分-微分控制（PID控制）和模糊控制分析这些策略在化工过程中的应用10.3 过程优化方法介绍过程优化的基本方法和算法，如线性规划、非线性规划和小肠曲线法解释这些方法在化工过程中的应用和效果10.4 过程控制与优化的案例分析探讨实际化工过程中过程控制与优化的案例，分析其效果和经济效益第十一章：化工过程强化的途径11.1 过程强化的意义强调过程强化在提高化工生产效率和降低成本中的重要性讨论过程强化的目标和方法11.2 反应工程强化技术介绍反应工程中常用的强化技术，如微反应器、固定床反应器和流动床反应器分析这些技术在提高反应速率和选择性方面的应用11.3 分离工程强化技术讨论分离工程中常用的强化技术，如膜分离、吸附和离子交换分析这些技术在提高分离效率和降低能耗方面的应用11.4 能量工程强化技术介绍能量工程中常用的强化技术，如热泵、热交换器和制冷循环分析这些技术在提高能源利用效率和降低运行成本方面的应用第十二章：化工过程中的节能与减排12.1 节能的意义与途径强调节能对于化工生产的重要性讨论节能的途径和方法，如过程优化、设备改进和能源管理12.2 减排的意义与途径强调减排对于环境保护的重要性讨论减排的途径和方法，如废物利用、污染物控制和清洁生产12.3 节能减排技术的应用介绍节能减排技术在化工生产中的应用实例分析这些技术的经济效益和环境效益12.4 节能减排的政策与法规讨论国家和地方关于节能减排的政策和法规分析遵守这些政策和法规的重要性及应对措施第十三章：化工过程中的危险与防护13.1 危险源识别与风险评价介绍危险源识别和风险评价的方法和步骤分析化工过程中可能遇到的危险和风险13.2 安全技术与措施介绍化工过程中常用的安全技术和措施，如泄压装置、防火防爆设施和紧急停车系统分析这些技术和措施在防止事故发生和减轻事故损失方面的作用13.3 职业健康与防护强调职业健康在化工生产中的重要性讨论化工过程中职业病的类型和防护方法13.4 应急预案与救援介绍应急预案的编制和实施分析化工事故应急救援的方法和措施第十四章：化工企业的管理与组织14.1 企业管理的基本原理介绍企业管理的基本原理和方法，如目标管理、绩效评价和组织结构设计分析这些原理在化工企业中的应用和效果14.2 企业战略与规划强调企业战略和规划在化工企业发展中的重要性讨论企业战略的类型和制定方法14.3 企业技术创新与管理介绍企业技术创新的途径和方法分析企业技术创新在提高竞争优势和适应市场需求方面的作用14.4 企业文化建设与员工培训强调企业文化建设在提高员工凝聚力和促进企业发展中的重要性讨论员工培训的方法和内容第十五章：化工行业的现状与展望15.1 化工行业的现状分析全球化工行业的总体状况和发展趋势讨论我国化工行业的发展现状和存在问题15.2 化工行业的挑战与机遇强调化工行业面临的挑战和机遇分析应对这些挑战和机遇的方法和策略15.3 化工行业的发展方向介绍化工行业未来发展的趋势和方向分析低碳经济、绿色化学和可持续发展在化工行业发展中的重要性15.4 化工行业的技术创新与人才培养强调技术创新和人才培养在推动化工行业发展中的重要性讨论技术创新和人才培养的途径和方法重点和难点解析重点：1. 化工过程的基本类型和特点2. 流体力学、热力学和化学平衡的基础知识3. 常见单元操作和单元过程的原理和应用4. 泵与风机、膜分离技术、吸附工程、离子交换与电解、热泵与制冷工程的基本原理和设备设计5. 过程控制与优化的基本概念和方法6. 化工过程强化的途径、节能与减排的措施和技术7. 化工过程中的危险与防护、管理与组织、行业的现状与展望难点：1. 流体力学方程在复杂情况下的应用2. 热力学第二定律和熵的概念理解3. 化学平衡的计算和反应工程的优化4. 分离工程中膜污染和清洗的技术5. 吸附工程中吸附等温线和动力学的分析6. 离子交换与电解设备的设计和操作7. 过程控制中的PID控制和优化算法8. 化工过程强化、节能减排技术的实际应用和效果评估9. 化工企业管理和组织结构的优化10. 化工行业面临的挑战和机遇，以及低碳经济和可持续发展的实践这些重点和难点涵盖了教案《化工原理》的主要内容，学生在学习和理解这些知识点时，需要充分的实践和老师的指导。
化工原理课程设计
化工原理课程设计一、教学目标本节课的教学目标是使学生掌握化工原理的基本概念、基本理论和基本方法，包括流体的物理性质、流体力学基本方程、流动和压力降、气液平衡、传质过程等，培养学生分析和解决化工问题的能力。
1.掌握流体的密度、粘度、热导率等物理性质。
2.理解流体力学的基本方程，包括连续方程、动量方程和能量方程。
3.掌握流体流动和压力降的基本理论，包括层流和湍流、管道流动和开放流动等。
4.理解气液平衡的基本原理，包括相图、相律和相变换等。
5.掌握传质过程的基本方法，包括扩散、对流传质和膜传质等。
6.能够运用流体力学基本方程分析流体流动问题。
7.能够计算流体流动和压力降的基本参数，如流速、压力降等。
8.能够分析气液平衡问题，确定相态和相组成。
9.能够运用传质过程的基本方法分析和解决化工问题。
情感态度价值观目标：1.培养学生对化工原理学科的兴趣和热情。
2.培养学生严谨的科学态度和良好的职业道德。
3.培养学生团队协作和自主学习的意识。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括流体的物理性质、流体力学基本方程、流动和压力降、气液平衡、传质过程等。
1.流体的物理性质：包括密度、粘度、热导率等，通过实例讲解其测量方法和应用。
2.流体力学基本方程：讲解连续方程、动量方程和能量方程，并通过实例分析其应用。
3.流动和压力降：讲解层流和湍流的特性，分析管道流动和开放流动的压力降计算方法。
4.气液平衡：讲解相图、相律和相变换的基本原理，并通过实例分析气液平衡问题。
5.传质过程：讲解扩散、对流传质和膜传质的基本方法，并通过实例分析传质问题的解决方法。
三、教学方法本节课采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：用于讲解流体的物理性质、流体力学基本方程、流动和压力降、气液平衡、传质过程等基本概念和理论。
2.讨论法：通过小组讨论，引导学生主动思考和分析化工问题，提高学生的分析和解决问题的能力。
3.案例分析法：通过分析实际化工案例，使学生更好地理解和应用化工原理，培养学生的实际操作能力。
化工原理课程设计完整版
化工原理课程设计完整版一、教学目标本课程旨在让学生掌握化工原理的基本概念、理论和方法，了解化工生产的基本过程和设备，培养学生运用化工原理解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）理解化工原理的基本概念和原理；（2）熟悉化工生产的基本过程和设备；（3）掌握化工计算方法和技能。
2.技能目标：（1）能够运用化工原理解决实际问题；（2）具备化工过程设计和优化能力；（3）学会使用化工设备和仪器进行实验和调试。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生的团队合作意识和沟通能力；（2）增强学生对化工行业的认识和兴趣；（3）培养学生对科学研究的热爱和责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1.化工原理基本概念和原理：包括溶液、蒸馏、吸收、萃取、离子交换等基本操作原理和方法。
2.化工生产过程和设备：包括反应器、换热器、蒸发器、膜分离设备等的基本结构和原理。
3.化工计算方法：包括物料平衡、热量平衡、质量平衡等计算方法。
具体教学大纲安排如下：第1-2周：化工原理基本概念和原理；第3-4周：化工生产过程和设备；第5-6周：化工计算方法。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：讲解基本概念、原理和方法，引导学生理解和掌握；2.案例分析法：分析实际案例，让学生学会运用化工原理解决实际问题；3.实验法：进行实验操作，培养学生的实践能力和实验技能；4.小组讨论法：分组讨论，培养学生的团队合作意识和沟通能力。
四、教学资源本课程的教学资源包括：1.教材：《化工原理》；2.参考书：相关化工原理的教材和学术著作；3.多媒体资料：教学PPT、视频、动画等；4.实验设备：反应器、换热器、蒸发器、膜分离设备等。
以上教学资源将用于支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等多个方面，以全面客观地评价学生的学习成果。
1.平时表现：通过课堂参与、提问、小组讨论等形式的评估，考察学生的学习态度和理解能力。
化工原理(下册)吸收
O
kg / m3 ,
溶质和溶剂的摩尔质量分别为 以 V 1m 质的量为:
3
M
和 MO kg / kmol
，
溶液为基准，则溶液中含溶质A的物
nA cAV cA 1 cA (kmol )
MO
含吸收剂S的物质的量为: n T 1 cA M (kmol ) S
则由摩尔分数的定义知: cA M O nA cA xA nA nS c T cA M T cA ( M O M ) A MO T 整理得：
YA Y
摩尔比与摩尔分数的关系
yA 气相： YA＝ 1 yA
或
或
YA y A＝ 1 YA
xA 液相： X A＝ 1 xA
YA XA m 1 YA 1 X A
XA xA＝ 1 X A
A
将上式代入亨利定律相平衡表达式 y mxA 得：
整理得：
--------亨利定律的摩尔比表达式
六
吸收和蒸馏的差别
1、第二物相产生的方式不同
蒸馏是通过加热或冷却的方法，使混合物系产生第二个物相； 吸收则是从外界引入另一相物质（吸收剂），形成两相系统。 2、传质机理不同 蒸馏是进行的等分子反向扩散过程，吸收进行的是单向扩 散过程 。
2.1 气体吸收的相平衡关系
2.1.1吸收过程的相平衡和气体的溶解度
A(吸收) 液相 气相 A(解吸)
气相 平衡分压（P） 相际动态 平衡（相 液相---平衡浓度或平衡溶解度 （C A , x A , X A ) 平衡）
p80-81氨、二氧化 硫、氧气在水中的 溶解度
吸收过程进行的方向和限度判据
吸收过程进行的方向和限度取决于吸收质在气液两相间的平衡 关系: 当气相中吸收质的分压 PA 大于平衡分压 P 吸收过程将继续进行下去，直至 PA PA ，即达到相平衡状态为止;
化工原理课程教学内容设计
化工原理课程教学内容设计一、课程简介化工原理是化学工程专业的基础课程之一，旨在培养学生对化学工程领域中的基本原理和理论进行掌握和应用的能力。
本课程内容设计旨在帮助学生全面了解化工原理的基本概念、原理和应用，并培养学生的分析问题和解决问题的能力。
二、教学目标1. 掌握化工原理中的基础概念和本质；2. 理解化工原理与化学工程实际应用的关系；3. 培养学生的问题分析与解决能力；4. 培养学生的团队合作和沟通能力。
三、教学内容及安排1. 化工原理的基本概念（2周）1.1 化学工程与化工原理的关系1.2 化工原理的发展历程1.3 化工原理中的重要概念和术语2. 物质的组成与结构（3周）2.1 原子和元素2.2 分子和化学键2.3 物质的组成与性质2.4 化学平衡与反应动力学3. 基本热力学（4周）3.1 能量和热力学基本概念3.2 热力学定律与计算3.3 化学反应热力学3.4 理想气体混合物的热力学计算4. 流体力学基础（3周）4.1 流体的性质和流动方式4.2 流体静力学4.3 流体动力学4.4 流体力学方程和应用5. 物质传输基础（4周）5.1 质量传输基础5.2 热传输基础5.3 动量传输基础5.4 物质传输方程和应用6. 反应工程基础（4周）6.1 化学反应工程基本概念6.2 反应动力学与反应速率方程6.3 反应器的基本类型和性能6.4 反应器的设计和应用四、教学方法1. 理论讲授：通过教师的讲授，向学生传授化工原理的基本概念和理论知识。
讲授过程中，可采用多媒体辅助教学，例如使用投影仪展示示意图、计算公式等。
2. 实验教学：在教学过程中，适当安排化学工程实验、模拟实验等，通过实际操作和实验数据分析，帮助学生深入理解化工原理的实际应用。
3. 讨论研究：引导学生参与课堂讨论，组织小组讨论，提出问题和解决问题的思路。
通过学生的交流和思考，培养学生的问题分析和解决问题的能力。
4. 课程设计项目：每学期结合具体实例，布置一到两个课程设计项目。
大学化工原理教案及反思
一、教学目标1. 知识目标：（1）理解流体流动的基本概念和性质；（2）掌握流体流动的类型和分类；（3）了解流体流动的阻力损失计算方法。
2. 能力目标：（1）培养学生运用理论知识解决实际问题的能力；（2）提高学生的动手操作和实验技能。
3. 情感目标：（1）激发学生对化工原理的兴趣，培养严谨的科学态度；（2）增强学生的团队协作意识。
二、教学内容1. 流体流动的基本概念和性质2. 流体流动的类型和分类3. 流体流动的阻力损失计算方法三、教学方法1. 讲授法：讲解流体流动的基本概念、性质、类型和分类；2. 案例分析法：通过实际案例，引导学生分析流体流动中的问题；3. 实验教学法：组织学生进行流体流动实验，验证理论知识。
四、教学过程1. 导入：简要介绍流体流动在化工过程中的重要性，激发学生的学习兴趣。
2. 讲解流体流动的基本概念和性质，如流体、流线、流速、流量等。
3. 讲解流体流动的类型和分类，如层流、湍流、牛顿流体、非牛顿流体等。
4. 讲解流体流动的阻力损失计算方法，如达西-韦斯巴赫公式、摩擦系数等。
5. 案例分析：选取实际案例，引导学生分析流体流动中的问题，如管道输送、泵送等。
6. 实验教学：组织学生进行流体流动实验，验证理论知识，如测量流量、计算阻力损失等。
7. 总结：回顾本节课的主要内容，强调重点和难点。
五、教学反思1. 教学效果：（1）学生基本掌握了流体流动的基本概念、性质、类型和分类；（2）学生能够运用理论知识解决实际案例中的问题；（3）学生实验操作技能得到提高。
2. 教学不足：（1）在讲解流体流动的阻力损失计算方法时，部分学生反映公式较多，理解起来较为困难；（2）实验教学中，部分学生实验操作不够熟练，需要加强指导。
3. 改进措施：（1）在讲解阻力损失计算方法时，适当减少公式数量，加强图示和实例说明；（2）在实验教学中，加强对学生的指导，提高实验操作技能；（3）课后组织学生进行小组讨论，巩固所学知识，提高学生的实际应用能力。
化工原理实验教案
化工原理实验教案一、实验目的1. 理解化工原理实验的基本概念和实验方法。
2. 熟悉常用化工实验设备的使用和操作。
3. 掌握化工原理实验数据的处理和分析方法。
4. 增强实践能力，培养实验操作的规范性和严谨性。
二、实验内容1. 流体流动实验了解流体流动的原理和流量计的使用。
测定流体的流速和流量。
2. 压力测量实验学习使用压力计测量压力。
了解压力与流体速度、密度等因素的关系。
3. 传质实验掌握传质的基本原理和实验方法。
测定不同条件下的传质速率。
4. 传热实验了解传热的原理和实验方法。
测定不同条件下的传热系数。
5. 沸腾实验学习沸腾的原理和条件。
测定沸腾时的温度和压力。
三、实验设备与材料1. 流体流动实验设备：流量计、流量计接头、管道、阀门等。
2. 压力测量实验设备：压力计、压力计接头、管道、阀门等。
3. 传质实验设备：传质装置、液体容器、搅拌器等。
4. 传热实验设备：热电偶、温度计、加热器、冷却器等。
5. 沸腾实验设备：沸腾装置、温度计、压力计等。
四、实验步骤与方法1. 流体流动实验：连接流量计和管道，确保密封。
调节阀门，使流体流动。
记录不同流速下的流量数据。
计算流体的平均流速和流量。
2. 压力测量实验：连接压力计和管道，确保密封。
调节阀门，改变流体速度。
记录不同流速下的压力数据。
分析压力与流体速度的关系。
3. 传质实验：准备传质装置，加入液体。
调节搅拌器速度，保持恒定。
记录不间下的传质速率。
分析传质速率与搅拌速度、液体浓度等因素的关系。
连接热电偶和温度计，确保密封。
加热或冷却实验物体。
记录不间下的温度变化。
计算传热系数。
5. 沸腾实验：连接沸腾装置，加入液体。
加热至沸腾，记录温度和压力。
分析沸腾条件与温度、压力等因素的关系。
五、实验数据处理与分析1. 流体流动实验：绘制流量-流速曲线。
分析流体流动特性。
2. 压力测量实验：绘制压力-流速曲线。
分析压力与流体速度的关系。
3. 传质实验：绘制传质速率-时间曲线。
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第一章蒸馏（下册）1. 教学目的通过本章的学习，掌握蒸馏的基本概念和蒸馏过程的基本计算方法。
2. 教学重点（1）两组分理想物系的汽液平衡关系（2）蒸馏过程的原理（3）两组分连续精馏过程的计算（物料衡算与进料热状况的影响、理论板层数的计算与回流比的影响、塔板效率）3. 教学难点进料热状况参数及对精馏的影响；多侧线的精馏塔理论板层数的求解；间歇精馏的计算。
4. 本章学习应注意的问题（1）汽液平衡关系是精馏过程计算的基础，要理解平衡常数、相对挥发度等基本概念，熟练地运用汽液平衡关系进行有关计算。
（2）两组分连续精馏过程计算的主要内容是物料衡算、理论板层数的计算及塔高和塔径的计算，涉及到进料热状况、最小回流比和回流比、塔板效率等诸多概念，要理解上述概念，熟练地掌握各计算公式之间的联系。
（3）两组分连续精馏过程计算所涉及的公式较多，学习时不要机械地记忆，应注意掌握其推导过程。
（4）塔板效率计算通常需联立操作线方程、汽液平衡方程及塔板效率定义式，应注意给出有关组成可计算塔板效率；给出塔板效率亦可计算有关组成。
计算时应注意所求塔板的位置和类型（是理论板还是实际板）。
5. 教学方法以课堂讲授为主，辅之以课堂讨论和习题课进行巩固和强化训练。
6. 本章学习资料(1)夏清等.化工原理,下册. 天津: 天津大学出版社, 2005(2)姚玉英等. 化工原理,下册. 天津: 天津大学出版社, 1999(3)大连理工大学. 化工原理,下册. 大连: 大连理工大学出版社, 1992(4) 贾绍义，柴诚敬.化工传质与分离过程.北京：化学工业出版社，2001(5) 蒋维钧，雷良恒，刘茂林.化工原理,下册.北京：清华大学出版社， 19931-1 蒸馏过程概述与汽液平衡关系学习目的通过本知识点的学习，应掌握蒸馏过程汽液平衡关系的不同表示方法。
一、蒸馏过程概述1. 蒸馏过程在化工中的应用蒸馏是分离液体混合物的典型单元操作，应用最为广泛。
例如将原油蒸馏可得到汽油、煤油、柴油及重油等；将混合芳烃蒸馏可得到苯、甲苯及二甲苯等；将液态空气蒸馏可得到纯态的液氧和液氮等。
蒸馏是利用液体混合物中各组分挥发性的差异而将其进行分离的一种单元操作。
其中较易挥发的称为易挥发组分（或轻组分）；较难挥发的称为难挥发组分（或重组分）。
例如在容器中将苯和甲苯的溶液加热使之部分汽化，形成汽液两相。
当汽液两相趋于平衡时，由于苯的挥发性能比甲苯强（即苯的沸点较甲苯低），汽相中苯的含量必然较原来溶液高，将蒸汽引出并冷凝后，即可得到含苯较高的液体。
而残留在容器中的液体，苯的含量比原来溶液的低，也即甲苯的含量比原来溶液的高。
这样，溶液就得到了初步的分离。
若多次进行上述分离过程，即可获得较纯的苯和甲苯。
2. 蒸馏分离的特点蒸馏是目前应用最广的一类液体混合物分离方法，其具有如下特点：(1) 通过蒸馏分离可以直接获得所需要的产品，而吸收、萃取等分离方法，由于有外加的溶剂，需进一步使所提取的组分与外加组分再行分离，因而蒸馏操作流程通常较为简单。
(2) 蒸馏分离的适用范围广，它不仅可以分离液体混合物，而且可用于气态或固态混合物的分离。
例如，可将空气加压液化，再用精馏方法获得氧、氮等产品；再如，脂肪酸的混合物，可用加热使其熔化，并在减压下建立汽液两相系统，用蒸馏方法进行分离。
(3) 蒸馏过程适用于各种浓度混合物的分离，而吸收、萃取等操作，只有当被提取组分浓度较低时才比较经济。
(4) 蒸馏操作是通过对混合液加热建立汽液两相体系的，所得到的汽相还需要再冷凝液化。
因此，蒸馏操作耗能较大。
蒸馏过程中的节能是个值得重视的问题。
3. 蒸馏过程的分类工业上，蒸馏操作可按以下方法分类：（1）蒸馏操作方式可分为简单蒸馏、平衡蒸馏（闪蒸），精馏和特殊精馏等。
简单蒸馏和平衡蒸馏为单级蒸馏过程，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；精馏为多级蒸馏过程，适用于难分离物系或对分离要求较高的场合；特殊精馏适用于某些普通精馏难以分离或无法分离的物系。
工业生产中以精馏的应用最为广泛。
（2）蒸馏操作流程可分为间歇蒸馏和连续蒸馏。
间歇蒸馏具有操作灵活、适应性强等优点，主要应用于小规模、多品种或某些有特殊要求的场合；连续蒸馏具有生产能力大、产品质量稳定、操作方便等优点，主要应用于生产规模大、产品质量要求高等场合。
间歇蒸馏为非稳态操作，连续蒸馏为稳态操作。
（3）物系中组分的数目可分为两组分精馏和多组分精馏。
工业生产中，绝大多数为多组分精馏，但两组分精馏的原理及计算原则同样适用于多组分精馏，只是在处理多组分精馏过程时更为复杂些，因此常以两组分精馏为基础。
（4）操作压力可分为加压、常压和减压蒸馏。
常压下为气态（如空气、石油气）或常压下泡点为室温的混合物，常采用加压蒸馏；常压下，泡点为室温至150℃左右的混合液，一般采用常压蒸馏；对于常压下泡点较高或热敏性混合物（高温下易发生分解，聚合等变质现象），宜采用减压蒸馏，以降低操作温度。
本章重点讨论两组分物系连续精馏的原理及计算方法。
二、蒸馏过程的汽液平衡关系蒸馏操作是汽液两相间的传质过程，汽液两相达到平衡状态是传质过程的极限。
因此，汽液平衡关系是分析精馏原理、解决精馏计算的基础。
（一）两组分理想物系的汽液平衡所谓理想物系是指液相和汽相应符合以下条件：(1) 液相为理想溶液，遵循拉乌尔定律。
(2) 汽相为理想气体，遵循道尔顿分压定律。
当总压不太高（一般不高于104kPa）时汽相可视为理想气体。
理想物系的相平衡是相平衡关系中最简单的模型。
严格地讲，理想溶液并不存在，但对于化学结构相似、性质极相近的组分组成的物系，如苯—甲苯、甲醇—乙醇、常压及150℃以下的各种轻烃的混合物，可近似按理想物系处理。
1. 汽液平衡相图用相图来表达汽液平衡关系较为直观，尤其对两组分蒸馏的汽液平衡关系的表达更为方便，影响蒸馏的因素可在相图上直接反映出来。
蒸馏中常用的相图为恒压下的温度—组成图及汽相—液相组成图。
（1）温度—组成图在恒定的总压下，溶液的平衡温度随组成而变，将平衡温度与液（汽）相的组成关系标绘成曲线图，该曲线图即为温度一组成图或图。
图1-1所示为总压101.3kPa下，苯—甲苯混合液的平衡温度—组成图。
图中以x（或y）为横坐标，以t为纵坐标。
图中有两条曲线，上方的曲线为t–y线，表示混合物的平衡温度t与汽相组成y之间的关系，称为饱和蒸汽线或露点线；下方的曲线为t–x线，表示混合物的平衡温度t与液相组成x之间的关系，称为饱和液体线或泡点线。
上述的两条曲线将t–x–y图分成三个区域。
饱和液体线以下的区域代表未沸腾的液体，称为液相区；饱和蒸汽线上方的区域代表过热蒸汽，称为过热蒸汽区；两曲线包围的区域表示汽液两相同时存在，称为汽液共存区。
在恒定的压力下，若将温度为t1 、组成为x1（图中点A）的混合液加热，当温度升高到t2（点B）时，溶液开始沸腾，此时产生第一个汽泡，该温度即为泡点温度。
继续升温到t3（点C）时，汽液两相共存，其汽相组成为y、液相组成为x，两相互成平衡。
同样，若将温度为t5 、组成为y1（点E）的过热蒸汽冷却，当温度降到t4（点D）时，过热蒸汽开始冷凝，此时产生第一个液滴，该温度即为露点温度。
继续降温到t3（点C）时，汽液两相共存。
由图片1-1可见，汽液两相呈平衡时，汽液两相的温度相同，但汽相组成（易挥发组分）大于液相组成；若汽液两相组成相同时，则露点温度总是大于泡点温度。
（2）汽—液相组成图(x–y图) x–y图直观地表达了在一定压力下，处于平衡状态的汽液两相组成的关系，在蒸馏计算中应用最为普遍。
图1-2所示为总压101 kPa下，苯—甲苯混合物系的x–y图。
图中以x为横坐标，y 为纵坐标。
图中的曲线代表液相组成和与之平衡的汽相组成间的关系，称为平衡曲线。
若已知液相组成x1，可由平衡曲线得出与之平衡的汽相组成y1，反之亦然。
图中的直线为对角线（x=y），该线作为参考线供计算时使用。
对于理想物系，汽相组成y恒大于液相组成x，故平衡线位于对角线上方。
平衡线偏离对角线愈远，表示该溶液愈易分离。
应予指出，xy曲线是在恒定压力下测得的，但实验表明，在总压变化范围为20~30%下，xy曲线变动不超过2%。
因此，在总压变化不大时，外压对xy曲线的影响可忽略。
xy图还可通过txy图作出。
常见两组分物系常压下的平衡数据，可从理化手册中查得。
2. 汽液平衡的关系式在定量计算中采用汽液平衡关系式更为方便。
（1）拉乌尔定律实验表明，当理想溶液的汽液两相呈平衡时，溶液上方组分的分压与溶液中该组分的摩尔分率成正比，即（1-1）（1-2）式1-1所示的关系称为拉乌尔定律。
纯组分的饱和蒸汽压是温度的函数，通常可用安托尼方程计算，也可直接从理化手册中查得。
为了简单起见，常略去上式表示相组成的下标，习惯上以x和y分别表示易挥发组分在液相和汽相中的摩尔分率，以( )和（）分别表示难挥发组分的摩尔分率。
溶液上方的总压P等于各组分的分压之和，即(1-3) 或整理上式得到(1-4)式1-4表示汽液平衡时液相组成与平衡温度之间的关系，称为泡点方程。
根据此式可计算一定压力下，某液体混合物的泡点温度。
（2）以平衡常数表示的汽液平衡方程对拉乌尔定律进行分析，即可得出以平衡常数表示的汽液平衡方程。
设平衡的汽相遵循道尔顿分压定律，即(1-5)或代入式1-4，可得(1-6)式1-6表示汽液平衡时汽相组成与平衡温度之间的关系，称为露点方程。
根据此式可计算一定压力下，某蒸汽混合物的露点温度。
令则(1-7) 式1-7即为以平衡常数表示的汽液平衡方程，称为汽液相平衡常数，简称平衡常数。
（3）以相对挥发度表示的汽液平衡方程前已述及，蒸馏的基本依据是混合液中各组分挥发度的差异。
纯组分的挥发度是指液体在一定温度下的饱和蒸汽压。
而溶液中各组分的挥发度可用它在蒸汽中的分压和与之平衡的液相中的摩尔分率之比来表示，即(1-8)(1-9) 式中和分别为溶液中A、B两组分的挥发度。
对于理想溶液，因符合拉乌尔定律，则有挥发度表示某组分挥发能力的大小，随温度而变，在使用上不太方便，故引出相对挥发度的概念。
习惯上将易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比称为相对挥发度，以表示(1-10) 对于理想物系，汽相遵循道尔顿分压定律，则上式可改写为(1-11)通常将式1-11称为相对挥发度的定义式。
对理想溶液，则有(1-12)由于与随温度沿着相同方向变化，因而两者的比值变化不大，计算时一般可将取作常数或取操作温度范围内的平均值。
对于两组分溶液，当总压不高时，由式1-11可得或略去下标，经整理可得(1-13) 式1-13即为以相对挥发度表示的汽液平衡方程。
在蒸馏的分析和计算中，常用式1-13来表示汽液平衡关系。