化工原理课件：第1章 蒸馏Distillation5

1、1.5.5 回流比的影响及其选择1.5.5.1. 回流比对精馏操作的影响回流比有两个极限：上限全回流时的回流比，下限是最小回流比。2022/7/20(1)全回流的概念 若上升至塔顶的蒸气经全凝器冷凝后，冷凝液全部回流到塔内，该回流方式称为全回流。 全回流精馏的开工阶段全回流的应用1.5.5.2 全回流与最少理论板数2022/7/202操作线的斜率和截距分别为 全回流操作时不向塔内进料，也不从塔内取出产品，全塔无精馏段和提馏段之区分，两段的操作线合二为一 。操作线与对角线重合，操作线方程为2022/7/203(2)最少理论板层数 回流比愈大，完成一定的分离任务所需的理论板层数愈少。当回流比为无限

2、大，两操作线与对角线重合，此时，操作线距平衡线最远，气液两相间的传质推动力最大，因此所需理论板层数最少，以Nmin表示。2022/7/204xDxWxF回流比与理论板层数的关系 R 越大 NT 越少 R1 R2 R32022/7/205 Nmin用芬斯克(Fenske)方程式计算，芬斯克方程式通过逐板计算法推得。 由汽液平衡方程得 操作线方程为 2022/7/206对于塔顶全凝器第1层理论板的汽液平衡关系为 第1层和第2层理论板之间操作关系为 所以 2022/7/207第2层理论板的气液平衡关系为 则 重复上述的计算过程，直至塔釜（塔釜视作第 N+1 层理论板）为止，可得2022/7/208令

3、 对于全回流操作，N =Nmin几何平均2022/7/209对两组分物系，略去下标 A、B注意 芬斯克方程式 求得的最小理论板层数不含再沸器 为全塔平均相对挥发度2022/7/2010(1)最小回流比的概念 对于一定分离任务，减小操作回流比，两操作线向平衡线靠近，所需理论板层数增多。当回流比减小到某一数值，两操作线的交点d落到平衡线上，此时，若在平衡线与操作线之间绘阶梯，将需要无穷多阶梯才能到达点d，相应的回流比即为最小回流比，以Rmin表示。 1.5.5.3 最小回流比2022/7/2011xDxWxF R1 R2夹紧区夹紧点最小回流比斜率xqyq g2022/7/2012(2)最小回流比的

4、求法 作图法 最小回流比计算式2022/7/2013非正常平衡曲线最小回流比的求法2022/7/2014 解析法 泡点进料 露点进料 2022/7/2015分离任务一定R操作费用设备费用塔径能耗R设备费用塔高理论板数1.5.5.4 适宜回流比2022/7/2016适宜回流比的选择1操作费用2设备费用3总费用2022/7/2017 选择适宜的回流比需进行经济权衡，根据生产实践经验，取 统计表明，实际生产中的操作回流比以下列范围使用较多：适宜回流比计算式2022/7/2018例5 在常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液，原料液流量为1000kmol/h，组成为含苯0.4（摩尔分率，下同）馏出液组成为

5、含苯0.9，苯在塔顶的回收率为90%，泡点进料，回流比为最小回流比的1.5倍，物系的平均相对挥发度为2.5。试求：（1）精馏段操作线方程；（2）提馏段操作线方程。 解：W=F-D=1000-400=600kmol/h2022/7/20精馏段操作线方程 （1）2022/7/20（2）2022/7/20例6.在常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液，已知xF=0.4（摩尔分率、下同），xD=0.97, xW=0.04，相对挥发度=2.47。 试分别求以下三种进料方式下的最小回流比和全回流下的最小理论板数。（1）冷液进料q=1.387（2）泡点进料（3）饱和蒸汽进料两式联立；xq=0.483, yq=0

6、.698相平衡方程：解：（1）q=1.387,则q线方程：2022/7/20(2)泡点进料，q=1 则xq=xF=0.4(3)饱和蒸汽进料，q=0则yq=xF=0.42022/7/20(4) 全回流时的最小理论板数结论在分离要求一定的情况下，最小回流比Rmin与进料热状况q有关，q, Rmin。Nmin与进料热状况无关。2022/7/20基本原理 与概念设计计算强化精馏指导操作本章总结联系图扩展延伸2022/7/20一、三个平衡1.相平衡汽液平衡相图：txy图和xy图泡点方程和露点方程汽液平衡方程基本原理与概念tx(y)2022/7/202.物料平衡全塔精馏段提馏段进一步整理得：精馏段操作线2

7、022/7/20提馏段操作线方程q线方程或进料方程2022/7/203.热量平衡再沸器冷凝器（全凝器）2022/7/20二、两个概念1.回流比全回流：最小回流比2022/7/20适宜回流比R：R=(1.12.0)Rmin2.进料热状况5种进料热状况q对汽液流量的影响f1f2f3f4f5yxFexDxWabcd冷液体q1VVLL泡点q=1V=VL=L+F汽液混合物0q1VL露点q=0V=V-FL=L过热蒸汽q0VVLL2022/7/20三、四个回收程度1.塔顶轻组分回收率：2.塔底重组分回收率：3.塔顶馏出液采出率：4.塔底釜残液采出率：返回2022/7/20设计计算1.理论板层数的计算2.塔高的计算：3.塔径的计算：方法特点假设逐板计算法精确符合恒摩尔流假定梯级图解法简明简捷法(Gilliand图)估算用返回2022/7/20指导操作1.P、t、x(y)间存在一定的关系，当三者之一确定，其余两参数便确定。如：当操作压力P确定后，通过测温可推算汽液组成：2022/7/20返回2.已知塔板数N，相对挥发度，则当xF、q、R、xD、xW、F各参数之一发生变化时，其余参数也将发生变化，但各参数之间必须满足物料平衡、热量平衡及所需的理论板数。2022/7/20本章要求了解简单蒸馏和平衡蒸馏的概念及原理掌握精馏的依据、原理、必要条件以及精