1、八、回流比的影响与选择八、回流比的影响与选择1.回流比对精馏操作的影响回流比对精馏操作的影响 回流是保证精馏塔连续稳定操作的必要条件，是回流是保证精馏塔连续稳定操作的必要条件，是 影响精馏操作费用、设备费用的重要因素；影响精馏操作费用、设备费用的重要因素；对一定的分离任务：对一定的分离任务：F、xF、q、xW、xD，应选择应选择 适宜的回流比；适宜的回流比；)000LRVLDDDVLRDLVR 回 流 比：(当、无 回 流；当、全 回 流；D1xRD1xR R操作线远离平衡线操作线远离平衡线 TN 设备费设备费 ,VVL 冷凝器、再沸器热负荷冷凝器、再沸器热负荷 操作费操作费minmaxRRR
2、 回 流 比 范 围：2.全回流与最少理论板数全回流与最少理论板数全回流：指上升蒸汽冷凝后全部回流到塔内，全回流：指上升蒸汽冷凝后全部回流到塔内，精馏段、提馏段操作线与对角线重合；精馏段、提馏段操作线与对角线重合；Dn 1nWm 1mn 1n000(10)11(10)LVLDWFRDxRyxRRWxLqFyxLqFWLqFWyx、精馏段：、提馏段：、操作线方程：最少理论板数最少理论板数 指在全回流时达到给定分离要求的理论板数指在全回流时达到给定分离要求的理论板数Nmin；a.图解法：由相平衡线与对角线直接求得；图解法：由相平衡线与对角线直接求得；n 1nnnABnnnnnABn()1(1)()
3、yxxyyyxxx操作线方程：气液相平衡线：第第1块板：块板：全凝器全凝器D1xy 或或DBA1BA)()(xxyy 则：则：DBA11BA11BA)(1)(1)(xxyyxx 第第2块板：块板：DBA11BA2BA)(1)()(xxxxyy DBA212BA22BA)(1)(1)(xxyyxx b.逐板计算法（芬斯克公式）：逐板计算法（芬斯克公式）：DBAWN21WBA)(1)(xxxx 第第NT T块板后：块板后：TWN21N 1lg)()(lgWABDBAminT xxxxN（不包括再沸器）（不包括再沸器）底底顶顶 相差不大时：相差不大时：双双组分：组分：1lg)1)(1(lgWWDDm
4、inT xxxxN（不包括再沸器）（不包括再沸器）3.最小回流比最小回流比Rmin定义：对某一物系，在一定的分离任务下，所需定义：对某一物系，在一定的分离任务下，所需 理论板为无穷多时所对应的回流比；理论板为无穷多时所对应的回流比；在精馏塔计算时，当回流比减到某一数值时，两操在精馏塔计算时，当回流比减到某一数值时，两操 作线交点作线交点d恰好落在平衡线上，则回流比称为最小恰好落在平衡线上，则回流比称为最小 回流比回流比Rmin；在在Rmin条件下操作时，在条件下操作时，在d点上下塔板无增浓作用，点上下塔板无增浓作用，所以此区称为恒浓区（或称挟紧区），所以此区称为恒浓区（或称挟紧区），d点称为点
5、称为 挟紧点；挟紧点；最小回流比最小回流比Rmin是回流比是回流比R的下限；的下限；实际操作中实际操作中RRmin，精馏塔能否正常工作精馏塔能否正常工作？若能正常工作若能正常工作，则则导致什么结果导致什么结果？答：答：若回流比小于最小回流比，不能达到要求的若回流比小于最小回流比，不能达到要求的 分离任务，但分离任务，但精馏塔能精馏塔能正常操作；正常操作；最最小回流比小回流比Rmin的计算的计算a.一般形状的平衡线的最小回流比：一般形状的平衡线的最小回流比：可用作图法或公式计算（解析法）求得；可用作图法或公式计算（解析法）求得；DqDqminminminDqqqDminmin11xyxyRRRx
6、xyxxARR斜率法：截距法：qqqdyx相 平 衡 线线交 于 一 点（、）；精 馏 段 操 作 线提 馏 段 操 作 线qqqDqDDminqqqqDDqFminFFDDqFminFF1(1)(1)111(1)1111(1)10111xyxxyxxRyxxxxxqxxRxxxxqyyRyy解析法：由于 当、当、b.不正常形状平衡线的最小回流比不正常形状平衡线的最小回流比 指操作线与指操作线与q线的交点未落在平衡线前，操作线与线的交点未落在平衡线前，操作线与 平衡线已相切，恒浓区出现在切点（挟紧点）附近，平衡线已相切，恒浓区出现在切点（挟紧点）附近，其回流比为最小回流比其回流比为最小回流比R
7、min；挟紧点挟紧点d：（：（yq、xq）；）；3.适宜回流比适宜回流比指在适宜回流比下进行指在适宜回流比下进行 操作，设备费及操作费操作，设备费及操作费 之和为最小；之和为最小；通常操作回流比为通常操作回流比为 最小回流比的最小回流比的1.12 倍；倍；min(1.1 2.0)RRqqqDminxyyxR 不正常形状平衡线的最小回流比由斜率法求取：不正常形状平衡线的最小回流比由斜率法求取：九、简捷法求理论板层数九、简捷法求理论板层数 指用经验关联图的简捷算法求算理论板层数，具有指用经验关联图的简捷算法求算理论板层数，具有应用广泛、简便，但计算准确稍差，适用初步计算；应用广泛、简便，但计算准确
8、稍差，适用初步计算；1.吉利兰图吉利兰图 指把指把Rmin、R与与Nmin、N 四个变量进行关联研究；四个变量进行关联研究；吉利兰图为双对数坐标图；吉利兰图为双对数坐标图；图中横坐标为：图中横坐标为：、纵坐标为：、纵坐标为：；注意：纵坐标中的注意：纵坐标中的N和和Nmin均为不包括再沸器的均为不包括再沸器的 理论塔板数；理论塔板数；1RRRmin2NNNmin吉利兰图吉利兰图根据物系性质及分离要求，求出根据物系性质及分离要求，求出 Rmin，并选择，并选择 适宜的适宜的 R=(1.12)Rmin；求出全回流下的求出全回流下的 Nmin；对于接近理想物系的溶液，可用芬斯克方程计算；对于接近理想物
9、系的溶液，可用芬斯克方程计算；计算出计算出(R-Rmin)/(R+1)，查吉利兰图得：，查吉利兰图得：(N-Nmin)/(N+1)，求得所需的，求得所需的 N；确定加料板位置；确定加料板位置；由由NR图，求得所需的图，求得所需的 R；由准确操作线求得准确的由准确操作线求得准确的N；注意：注意：N、Nmin不包括再沸器；不包括再沸器；例例6-4 用一精馏塔分离甲醇用一精馏塔分离甲醇-水混合液，已知：水混合液，已知：xF=0.628(摩尔分率，下同摩尔分率，下同),xD=0.965,xW=0.03,泡点进料，回流比泡点进料，回流比R=1.95。试试:按逐板计算法确定理论塔板数。并近似用按逐板计算法
10、确定理论塔板数。并近似用图解法表示第二块板下降液体组成和上升蒸图解法表示第二块板下降液体组成和上升蒸汽组成。汽组成。例例6-5 在常压连续精馏塔中分离苯在常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液，甲苯混合液，已知已知xF=0.4（摩尔分率、下同），（摩尔分率、下同），xD=0.97,xw=0.04 相对挥发度相对挥发度=2.47。试分别求以下三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种进料方式下的最小回流比和全回流下的最小理论板数。理论板数。（1）冷液进料）冷液进料q=1.387（2）泡点进料（）泡点进料（3）饱）饱和蒸汽进料和蒸汽进料练习题练习题用一连续操作的精馏塔分离丙烯用一连续操
11、作的精馏塔分离丙烯-丙烷混合液，进料丙烷混合液，进料含丙烯含丙烯0.8（摩尔分数，下同），常压操作，泡点进（摩尔分数，下同），常压操作，泡点进料，要使塔顶产品含丙烯料，要使塔顶产品含丙烯0.95，塔釜产品含丙烷，塔釜产品含丙烷0.05，物系的相对挥发度为物系的相对挥发度为1.16；试计算：（试计算：（1）最小回流比）最小回流比?（2）所需的最少理论塔板数）所需的最少理论塔板数?解：（解：（1）泡点进料，泡点进料，q=1 则则 xq=xF=0.8823.08.016.018.016.1)1(1qqqxxy52.58.0823.0823.095.0minqqqDxyyxR（2）全回流时的最小理论板数）全回流时的最小理论板数min10.950.95lg()()lg()()10.050.0511lglg1.1638.7()WDDWxxxxN 不包括再沸器P72页页 习题习题11、12；习题习题11：最小回流比：最小回流比Rmin条件下，条件下，相平衡线、操作线、相平衡线、操作线、q线交于一点；线交于一点；Fqq1(1)1111DxyxxqqyxqqxRyxRRd yx相平衡线：线：精馏段操作线：交于一点（、）习题习题12：LLL1LDFFFFFminFFDDF.1(1).11.11(1).DDxa yxxRb yxRRRcxxqxyxxyRyxDxdFFx由、
