小回流比的影响与选择.ppt

6.8.1 全回流和最小理论论塔板数 6.8.2 最小回流比 6.8.3 适宜回流比的选择 6.8 最小回流比的影响与选择 最小回流比及其计计算 全回流时时的最小理论论塔板数、最小回流 比及其计计算、回流比的选择选择 及其对对精馏馏操作 及设计设计 的影响。 1、掌握的内容： 2、本节难节难 点： 6.8 最小回流比的影响与选择 生产中采用的回流比界于二者之间。 在精馏过程中，回流比的大小直接影响精 馏的操作费用和设备费用。 回流比有两个极限： 全回流时的回流比 最小回 流比 6.8.1 全回流和最小理论论塔板数 1全回流的特点 全回流即塔顶顶上升蒸气经经冷凝器冷凝后 全部冷凝液均引回塔顶顶作为为回流。 全回流时时塔顶产顶产 品量D=0，塔底产产品 量W=0，为为了维维持物料平衡，不需加料，即 F=0。见见图图(642）。 (662) 全回流时时回流比为为: 全回流时时的操作线线方程式为为： (663) 全塔无精馏馏段与提馏馏段之分，故两条 操作线应线应 合二为为一。 由图(642）可见，全回流时操作线距平衡 曲线最远，说明理论板上的分离程度最大，对完 成同样的分离任务，所需理论板数可最少，故是 回流比的上限。 2全回流时理论板数的确定 全回流时，D=0， F=0，W=0 ；达到给定 分离程度所需的理论板层数最少为Nmin。 1）Nmin的求法 a）图解法 xWxD 在平衡线和对角 线之间做直角梯级 。 图6-43 图解法求理论塔板数 全回流时时的理论论板数除用上述的(yx)图图 解法和逐板计计算法(与前同)外，还还可用芬斯克 方程进进行计计算。 b）解析法芬斯克(Fenske)方程式 全回流时操作线方程式为： (666) (665) (664) 离开任一层板的汽液组成间的关系为： 若塔顶采用全凝器： (667) (668) (669) 第一层板的汽液平衡关系为： 第一层板和第二层板之间的操作关系为： (670) (671) (672) 即 同理，第二板的气液平衡关系为： (675) (674) (673) 若令 (679) (678) (677) (676) 芬斯克方程 （681 ） (680) Nmin全回流时时所需的最少理论论板数 （不包括再沸器）； 式中： 全塔平均相对挥发对挥发 度。 式（681）称为为芬斯克公式，用于计计算全 回流下采用全凝器时时最少理论论板数。 若逐板计算至进料位置，令： 可得到精馏段所需的最少理论板数。 由上述分析可知，因全回流时无产品，故其 生产能力为零，可见它对精馏塔的正常操作无实 际意义，但全回流对精馏塔的开工阶段，或调试 及实验研究具有实际意义。 6.8.2 最小回流比 在最小回流比条件下操作时时，在q点上下塔 板无增浓浓作用，所以此区称为为恒浓浓区（或称挟 紧紧区），q点称为为挟紧紧点。 在精馏馏塔计计算时时，对对一定的分离要求(指 定xD，xW)而言，当回流比减到某一数值时值时 ，两 操作线线交点q点恰好落在平衡线线上，相应应的回 流比称为为最小回流比，以Rmin表示。 因此，最小回流比是回流比的下限。 此时： 所对应的理论板数 最小回流比可用作图法或解析法求得。 求aq线线的斜率为为： 1、作图图法 （682 ） 整理上式得： （683 ） 式中xq，yq为为q线线与平衡线线交点的坐标标， 可用图图解法由中读读得，或由q线线方程与平衡线线 方程联联立确定。 2、解析法 因在最小回流比下，操作线与q线交点坐标 （xq，yq）位于平衡线上，对于相对挥发度为 （或取平均值）的理想溶液，可用下式表示： （684 ） 将式（684）代入式（683）可得 ： （685 ） 简简化上式可得： （686 ） 当进进料热热状态为态为 泡点液体进进料时时，xq=xF： （687 ） 若为饱为饱 和蒸汽进进料，yq=yF： （688 ） 将式（610）代入式（682）可得 ： 式中： yF饱和蒸气原料中易挥发组分的摩尔分数。 3、非理想体系的最小回流比 q点坐标标（xq，yq）可由图图（6-45）中读读 出，仍可采用（683）式计计算出Rmin。 对于这种情况下Rmin求法是： 由点a（xD，xD）向平衡线作切线，再由切 线的斜率或截距求Rmin。 图6-45 不同平衡线形状的最小回流比 q q 6.8.3 适宜回流比的选择 精馏馏操作存在一个适宜回流比。 在适宜回流比下进进行操作，设备费设备费 及操作 费费之和为为最小。 1）操作费： 取决于回流比R； 在精馏设备馏设备 的设计计设计计 算中，通常操作回 流比为为最小回流比的1.12 倍。即： 2）折旧费： 取决于实际板数，实际板数又取决于理论 板数，与R有直接关系。 综合以上两点，操作费与折旧费都与R有关。 例、在常压连续压连续 精馏馏塔中分离苯-甲苯混合 液，已知XF=0.4（摩尔分率、下同）， XD=0.97, Xw=0.04 相对挥发对挥发 度=2.47。 试试分别别求以下三种进进料方式下的最小回流比 和全回流下的最小理论论板数。 （1）冷液进进料q=1.387 （2）泡点进进料 （3）饱饱和蒸汽进进料 解： （1）q=1.387 则则q线线方程： 相平衡方程： 两式联联立；xq=0.483, yq=0.698 (2)泡点进进料，q=1 则则xq=xF=0.4 (3)饱饱和蒸汽进进料，q=0则则yq=xF=0.4 (4) 全回流时时的最小理论论板数 因此，在分离要求一定的情况下，最小回流 比Rmin与进进料热热状况q有关，q, Rmin. 3、对对一般物系取使用回流比R=（1.12）Rmin ，而对难对难 分离物系，使用回流比可超出上述范 围围。 本节节要点： 1、全回流时时精馏馏段操作线线与提馏馏段操作线线均 与对对角线线重合，这时这时 y=x；所需理论论板数最少 。 2、最小回流比是针对针对 一定的分离任务务而定， 分离任务务有变变化，最小回流比也会变变化。若回 流比小于最小回流比，不能达到要求的分离任 务务，但它能正常操作。 End 图6-42 全回流与最少理