精馏塔适宜回流比的确定
回流比
回流比回流比实质上就是增加气液分离的次数，增强分离效果而以，是提纯工序中增加产品纯度最有效的方法回流比越大，分离效果越好，产品质量越高，生产能力就越小，能耗越高。
回流比：精馏段内液体回流量与采出量之比，通常用R来表示。
R=L/DR：回流比L：单位时间内从精馏段内某一塔板下降的液体，单位：Kmol/h。
D：单位时间内从精馏塔顶采出的馏出液（产品），单位：Kmol/h。
回流比越大，分离效果越好，产品质量越高，生产能力就越小，能耗越高对某一种需要分离的介质，根据其物料和选用塔型特性，有一个回流比下限，即叫做最小回流比。
在规定的要求下，最小回流比时所需要的理论塔板数将无限大。
对固定分离要求过程，最适宜的回流比确定依据为：回流比减少，生产操作费用减少，但所需的塔板数增加，投资费用增加，反之，增加回流比，减少塔板数，却增加运行费用。
最适宜的回流比是以投资费用和经常运行费用之和在特定的经济条件下为最小。
通常实际生产操作中回流比取最小回流比的1.3—2倍回流：通过整个精馏过程，最终由塔顶得到高纯度，易挥发的组分，由塔顶馏出，塔釜得到基本是难挥发的组分。
精馏六区别于一次蒸馏在于回流，包括塔顶的液相回流及塔底的部分气化造成的液相回流。
回流是构成气液相接触传质传热的必要条件。
没有气液两相的接触也就无从进行质的交换。
当然组分挥发度的差异仍然是精馏过程的基础。
精馏过程中混和液加热所产生的蒸汽由塔顶馏出，进入塔顶分离器，冷凝成液体将其一部分冷凝液返回塔顶，沿塔板下流，这部分液体称为回流液。
将一部分冷凝从塔顶采出作为产品，回流比就是精馏段内液体回流与采出液量之比。
回流比大，分离效果好，产品质量高，回流比过大，生产能力下降，能耗增加，回流比对精馏操作影响很大，直接关系到塔内各层塔板上的物料浓度的改变和温度的分布，最终反映在它的分离效率上。
回流比的调节：主精馏塔的回流比为：2.0-2.5调节的依据是:根据塔的负荷和精甲醇质量,当塔的负荷较轻时,这时塔板比较富余,可以取较低的回流比,比较经济,为了保证精甲醇的质量,精馏段灵敏板的温度可控制略低,反之,则增大回流比,在照顾精甲醇的质量的同时,为保持塔釜温度、灵敏板的温度可控制略高。
回流比
另外，加料量的变化直接影响蒸汽速度的改变。后 者的增大，会产生夹带、甚至液泛。 当然，在允许负荷
的范围内，提高加料量，对提高产量是有益的。如果超 出了允许负荷，只有提高操作压力，才可维持生产。但 也有一定的局限性。 加料量过低，塔的平衡操作不好维持，特别是浮阀 塔、筛板塔、斜孔塔等，由于负荷减低,蒸汽速度减小， 塔板容易漏液，精馏效率降低。在低负荷操作时，可适 当的增大回流比，使塔在负荷下限之上操作，以维持塔 的操作正常稳定。
（3）不改变回流比，将釜残液中的乙苯含量增加到 10%，所需理论塔板数为多少。
2.4影响精馏操作的主要因素
对于现有的精馏装置和特定的物系，精馏操作的基 本要求是使设备具有尽可能大的生产能力(即更多的原料 处理量)，达到预期的分离效果(规定组分的回收率)，操 作费用最低(在允许范围内，采用较小的回流比)。影响精 馏装置稳态、高效操作的主要因素包括操作压力、进料 组成和热状况、塔顶回流、全塔的物料平衡和稳定、冷 凝器和再沸器的传热性能，设备散热情况等。以下就其 主要影响因素予以简要分析。
在1940年吉利兰关联提出后，不少研究者提 出了各种关联，希望提高估算精度，但效果不明 显，吉利兰关联至今仍到得广泛应用。 用吉利兰关联估算理论板数，包括如下三步: ①首先用芬斯克方程计算最少理论板数; ②计算给定条件下的最小回流比； ③应用吉利兰经验关联式估算所需理论板数。
[例] 在连续精馏塔中分离苯、甲苯混合液。原料液的流 量为5000kg/h，其中苯的摩尔分数为0.45，要求馏出液中 含苯98.0%，釜残液中含甲苯 95%。料液在饱和液体下加 入塔中，操作回流比R=2.5，苯与甲苯的平均相对挥发度 α = 2.41。试估算所需的理论塔板数。 解：(理论板数下，釜残液 组成变小。反之，当回流比减小时，xD减小而xW增大,使 分离效果变差。
甲醇水精馏塔设计回流比确定
温差对数平均值 ℃
换热面积A m2 换热器2利用热蒸汽提供水再沸需要剩 余热量
取总的传热系数K W/（m2*℃）
逆流温差△T1℃ 逆流温差△T2 ℃
温差对数平均值 ℃
换热面积A m2 减压阀 热量衡算 塔顶液相温度/℃ 塔顶温度下甲醇Cp KJ/(Kg·℃) 塔顶温度下甲醇汽化热（KJ/Kg） 水的汽化热（KJ/Kg） 甲醇流出再沸器温度/℃ 甲醇降温放出热量Q（KJ/h）=部分甲 醇气化吸收热量Q'（KJ/h） 气化部分甲醇的质量流量（Kg/h） 在管程中使这部分气体液化，冷却水 进出冷凝器的温度分别是20℃、50℃ 冷却水进入冷凝器温度℃
沸点温度下水的汽化热（KJ/Kg） 甲醇的汽化热（KJ/Kg） 水再沸需要热量 水再沸需要热量=甲醇液化放出热量+ 甲醇降温放出热量+水蒸气放出热量 Q底=Q甲醇+Q'甲醇 甲醇气相上升量V（koml/h） 塔顶馏出液平均摩尔质量M （kg/kmol） 再沸器温度T0 塔底馏出液温度T 甲醇蒸气经热泵作用后温度Ti
换热器有关计算
取总的传热系数K W/（m2*℃） 逆流温差△T1℃ 逆流温差△T2 ℃ 温差对数平均值 ℃
换热面积A m2
塔顶换热器热量衡算 水蒸气放出热量Q=塔顶料液吸收热量 Q'
热蒸气进入换热器的温度T1 ℃
流出换热器的温度T2℃ 温差△T℃ 平均温度Tm℃ 水蒸气在Tm下的热容Cp KJ/(Kg·℃)
0.50 0.0622
68
泡点温度下甲醇密度ρ (kg/m3)
735.8499806
厚度∮（mm） 平衡方程 PV=nRT
其中R为 8.314
6.8最小回流比的影响与选择
本节要点：
1、全回流时精馏段操作线与提馏段操作线均与 对角线重合，这时y=x；所需理论板数最少。
2、最小回流比是针对一定的分离任务而定， 分离任务有变化，最小回流比也会变化。若回 流比小于最小回流比，不能达到要求的分离任 务，但它能正常操作。
3、对一般物系取使用回流比R=（1.1~2）Rmin， 而对难分离物系，使用回流比可超出上述范围。
Nmin1
lg
xA xB
D
xB xA
F
lg1
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
在精馏塔计算时，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，两操 作线交点q点恰好落在平衡线上，相应的回流比 称为最小回流比，以Rmin表示。
全回流时操作线方程式为：
yn1 xn
(6－64)
(yA)n1(xA)n (6－65)
(yB)n1(xB)n
(6－66)
离开任一层板的汽液组成间的关系为：
yA yB
n
n
xA xB
n
若塔顶采用全凝器：
(6－67)
(yA)1 (xA)D (6－68)
(yB)1 (xB)D
(6－69)
第一层板的汽液平衡关系为：
yA yB
1
1xxBA1
xxBAD
(6－70)
第一层板和第二层板之间的操作关系为：
yA2 xA1
yB2 xB1
(6－71) (6－72)
即
yA yB
化工原理部分复试试题及答案
简答题：1，试分析精馏过程中回流比大小对操作费与设备费的影响并说明适宜回流比如何确定。
答：回流比有两个极限，全回流时，达到一定的分离程度需要的理论板层数最小（设备费用最低），但无产品取出，对工业生产无意义；最小回流比时，需要无限多理论板层数，设备费用为无限大，随回流比加大，NT降为有限数，设备费用降低，但随回流比的加大，塔径、换热设备等加大，且操作费用加大。
操作回流比的确定应尽可能使设备费用与操作费用总和为最小，通常取R=(1.2～2)Rmin。
2，精馏塔在一定条件下操作，试问：回流液由饱和液体改为冷液时，塔顶产品组成有何变化？为什么？答：从泡点回流改为冷液回流时，塔顶馏出液组成增大。
原因是：冷液回流至塔顶时，冷凝一部分蒸气，放出的潜热把冷液加热至塔顶第一板的饱和温度。
冷凝部分中含难挥发组分较大，使气相易挥发组分增浓。
同时，在塔顶回流比保持不变的条件下，增加了塔内的内回流，这也有利于分离。
3，简述精馏和蒸馏的区别与联系。
答：精馏引入塔顶回流和塔底蒸汽上升，通过多次部分气化和部分冷凝从而达到高纯度分离的目的，相当于多级蒸馏。
而蒸馏只是通过简单的一次气液相平衡来分离气液混合物，只能达到有限度的分离。
二者在本质上是一致的，都是通过各组分相对挥发度的差异而达到分离目的的。
4，精馏塔在一定条件下操作时，试问：将加料口向上移动两层塔板，此时塔顶和塔底产品组成将有何变化？为什么？答：当加料板从适宜位置向上移两层板时，精馏段理论板层数减少，在其它条件不变时，分离能力下降，塔顶馏出液组成下降，塔底釜残液浓度升高，易挥发组分收率降低。
5，提高吸收剂用量对吸收是有利的。
当系统为气膜控制时，试分析Kya的变化情况。
答：以液相阻力为主的吸收操作，增加吸收剂用量，可降低液相阻力而有效地加快吸收过程，即可明显提高吸收速率，所以吸收过程的Kya的值可明显提高。
计算题：1、(17分) 常压下，用煤油从苯蒸汽与空气混合物吸收苯，吸收率为99%，混合气量为53Kmol/h，入塔气含苯2%（体积），入塔煤油中含苯0.02%（摩尔分率），溶剂用量为最小用量的1.5倍，在操作温度50℃下，相平衡关系为y*=0.36x，总传质系数Kya=0.015kmol/m2·s，塔径为1.1米，试求所需填料层高度（m）。
精馏过程工艺参数的确定(理论塔板数计算)
（不包括塔釜） （包括塔釜）
2、图解法 图解法求理论塔板数的基本原
理与逐板计算法相同，所不同的 是用相平衡曲线和操作线分别代 替相平衡方程和操作线方程。用 图解法求理论塔板层数的具体步 骤如下：
（1）绘相平衡曲线 （2）绘操作线 绘出精馏段 操作线和提馏段操作线
（3）绘直角梯级 从（xD,xD）点开始，在精馏段操作线 与平衡线之间绘水平线与垂直线构成直角梯级，当梯级跨 过两段操作线交点d时，则改在提馏段操作线与平衡线之间 作直角梯级，直至梯级的垂线达到或跨过(xW,xW)点为止。 梯级总数即为所需的理论塔板数（包括塔釜）。
职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《化工单元操作》课程
项目八 蒸馏及设备操作
南京科技职业学院
项目八：精馏及设备操作
任务2：精馏过程工艺参数的确定 ---理论塔板数计算 回流比计算
南京科技职业学院 化学工程系
一、理论塔板数计算
（一）理论塔板概念 若汽液两相能在塔板上充分接触，使离
开塔板的汽液两相温度相等，且组成互为平 衡，则称该塔板为理论塔板。
❖ 试用（1）逐板计算法，（2）图解法分别求出所 需的理论板层数及进料板位置。
（三）实际塔板数确定 全塔效率 在指定的分离条件 下，所需的理论塔板 数NT（不包括塔釜） 与实际塔板数N之比 称为全塔效率，用符
号ET表E示T 。N即NT
实际塔板数：
N NT ET
L
泡罩塔塔板效率关系曲线
y3
xn-1
精馏段操作线方程
yn
yn
相平衡方程求
xn≤ xd
直到xn xd（xd为两段操作线交点坐标x数值）时，说明第n 层板为加 料板，该板应属于提馏段。因此精馏段所需理论板数为n -1块。
化工设计答辩问题准备附答案版
精馏塔设计答辩问题：1、最小回流比应该如何确定精馏操作中，由精馏塔塔顶返回塔内的回流液流量L 与塔顶产品流量D 的比值,即R ＝L/D 。
回流比的大小,对精馏过程的分离效果和经济性有着重要的影响。
因此，在精馏设计时，回流比是一个需认真选定的参数。
最小回流比Rmin=P D DD x -y y -x2、如何求取塔顶或塔底处的相对挥发度如何求全塔的平均相对挥发度 相对挥发度：习惯上将溶液中易挥发组分的挥发度对难挥发组分的挥发度之比，称为相对挥发度。
以α表示。
α=(yA/yB)/(xA/xB)，式中，yA ——气相中易挥发组分的摩尔分数；yB ——气相中难挥发组分的摩尔分数；xA ——液相中易挥发组分的摩尔分数；xB ——液相中难挥发组分的摩尔分数。
塔顶处相对挥发度：xD=,yD=,αD=0874.297.0-19854.0-1/97.09854.0=进料处相对挥发度：xF=,yF=,αF=9570.1.340-1.67070-1/34.06707.0=塔釜处相对挥发度：xW=,yW=,αW=3355.01356.0-1.050-1/1356.005.0=精馏段平均相对挥发度αm(精)= 2FD αα+=提留段平均相对挥发度αm(提)= 2Fαα+W =3、分析回流比对精馏过程的影响，如何确定适宜的回流比精馏操作中，由精馏塔塔顶返回塔内的回流液流量L 与塔顶产品流量D 的比值,即R ＝L/D 。
回流比有两个极限，一个是全回流比，另一个是最小回流比，操作回流比介于二者之间。
设备费与操作费之和最低是最适回流比。
回流比小塔板数就多，设备费就大；回流比大，塔板数小，但是塔内蒸汽量就大，塔径蒸馏釜冷凝器的尺寸就大，设备费高。
4、实际的进料板位置应该如何确定参看文档14页， x6= < xf ，xf 为进料处的液相组成，选择第六板进料。
5、如何确定实际塔板效率和实际塔板数目全塔效率ET （已给出）：ET=，实际塔板数N ：精馏段：N 精=5/ET=5/=10层；提馏段：N 提=5/ET=5/=10层6、塔盘可以分为几个区各区的作用分别是什么7、在塔板上，溢流堰的作用是什么底隙高度怎么确定溢流堰为塔板上液体溢出的结构，具有维持板上液层及使液体均匀溢出的作用，又可分为出口堰及入口堰。
回流比的影响及其选择
对角线
yn 1 xn
xW
xD
GLL
最小回流比
对于一定的进料和分离要求： R，精馏段操作线截距增大，操作线向平衡线移动； 进料不变则 q 线不变。操作线交点 d 将向平衡线靠近。 R，提馏段操作线也向平衡线移动。 结论： R，达到指定分离程度所需理论板数将增多。
a g
yq
d
f
饱和液体进料:xq=xF
Rmin 1 x D (1 x D ) 1 xF 1 xF
其它进料热状态下，可由相平衡方程和 q 线方程联立 求解得到交点坐标： xq，yq
GLL
非理想物系的Rmin
一般情况下，xq与 yq 互成平衡（交点 g 在平衡线上）。 平衡线有凹凸时，随R，交点 d 未落到平衡线上之前，操 作线已与平衡线相切（g点）。此时恒浓区出现在 g 点附 近，对应的回流比为最小回流比。
GLL
全回流与最小理论板数
全回流时：R 精馏段操作线： yn1 D=0 W=0 F=0
yn 1 xn
R xD xn R1 R1 V V
提馏段操作线：yn1 L xn WxW 全回流操作只适用于精馏塔的开工、 调试及实验研究。 全回流时操作线和平衡线的距离最远， 达到相同的分离程度所需的理论板数 最少，以 Nmin 表示。计算方法见7.5.3
1.0 1.0 q d g a a
yq yd
q
yd
d
yq
g
0
xW
xd
xF
xq
xD
1.0
0 xW x q
xd
xF
xD 1.0
计算Rmin 时，式中xq 与 yq分别为 xd 与 yd 。 Rmin
精馏过程工艺参数的确定(理论塔板数计算)最新实用版
（三）实际塔板数确定 全塔效率 在指定的分离条件 下，所需的理论塔板 数NT（不包括塔釜） 与实际塔板数N之比 称为全塔效率，用符
号ET表E示T 。N即NT
实际塔板数：
N NT ET
L
泡罩塔塔板效率关系曲线
❖ 课后思考题
❖ 逐板计算法和图解法求算理论塔板数都是基于恒摩尔流假 定，而假定的主要条件是组分的摩尔汽化潜热相等。对组 分的摩尔汽化潜热相差较大物系，就不能用基于恒摩尔假 定的方法求取理论塔板数。
感谢观看
如此重复计算直至x m xW为止。
理论塔板数与哪些参数有关？ 试用（1）逐板计算法，（2）图解法分别求出所需的理论板层数及进料板位置。 理论塔板数常见的确定方法有逐板计算法和图解法 全回流和最少理论塔板数
Rmin
xD yq
yq xq
二、回流比计算
3. 适宜回流比
分析回流比大小对精馏设备费用和操作费用的 影响。以精馏过程的设备费用与操作费用之和最 小为原则来确定适宜回流比。一般取最小回流比 的1.1~2.0倍。
❖ 应该采用什么方法求理论塔板数？请查阅有关书籍。
二、回流比计算
1. 全回流和最少理论塔板数
回流比的最大极限，此时操作过程没有产品， 操作线斜率为1，对应的塔板数为最少，仅用于 精馏开车阶段和科研工作。
二、回流比计算
2. 最小回流比
用图解法求回理论流塔板比层数的最具体小步骤极如下：限，对应的塔板数为无穷多，确
（1）绘相平衡曲线 （2）绘操作线 绘出精馏段 操作线和提馏段操作线
（3）绘直角梯级 从（xD,xD）点开始，在精馏段操作线 与平衡线之间绘水平线与垂直线构成直角梯级，当梯级跨
过两段操作线交点d时，则改在提馏段操作线与平衡线之间
双组份连续精馏
双组分连续精馏一、理论板的概念及恒摩尔流的假设（一）理论板在该板上，气液两相充分混合，接触时间无限长，则离开该板的气液两相达到相平衡状态，即 y*=f（x）。
一块理论板又称一个理论级或平衡级。
但实际上，由于气液两相在同一块实际板上接触时间和接触面积所限，气液间难以达到相平衡。
说明理论板是一种理想板，引出它的概念是作为衡量实际板分离效率的标准。
(二) 恒摩尔流的假设1．恒摩尔气流式中——精馏段中上升蒸汽的摩尔流量，kmol.h-1；——提馏段中上升蒸汽的摩尔流量，kmol.h-1。
说明：（１）随着板位置的不同，虽然各板上气液组成各不同，但气相总摩尔流率不发生变化，即有多少轻组分进入气相，就相应的有多少重组分进入液相，所以总流率不变。
（２）精、提馏段上升蒸汽量不一定相等，即可能。
２．恒摩尔液流（同理）且Ｌ恒摩尔流假设成立的前提条件：（1）各组分的摩尔汽化潜热相等。
（2）气液间温度不同而交换的显热可忽略，因为汽化潜热>>显热。
（3）设备保温良好，热损失可忽略。
二、物料衡算和操作线方程（一）全塔物料衡算（如图７－１０所示）。
图７－１０精馏塔的物料衡算总物料衡算：（７－１５）轻组分物料衡算：（７－１５a）式中——原料液的流量，kmol.h-1；——塔顶产品（馏出液）流量，kmol.h-1；——塔底产品（釜残液）流量，kmol.h-1；——原料液中易挥发组分摩尔分率；——馏出液中易挥发组分摩尔分率；——釜残液中易挥发组分摩尔分率。
说明：几个概念（1）塔顶Ａ的回收率＝％（７－１６）（2）塔底Ｂ的回收率＝％（７－１６a）（3）塔顶采出率＝（７－１６b）（4）塔底采出率＝（７－１６c）讨论：（１）当产品质量规定后，采出率和随之确定，不能自由选择。
（２）当规定了Ｄ／Ｆ和时，则和Ｗ／Ｆ也随之确定，不能自由选择，反之亦然。
（3）在规定了分离要求后，应使或。
如果Ｄ／Ｆ取得过大，即使精馏塔有足够的分离能力，塔顶仍得不到高纯度的产品，其原因可由推出，当一定时，Ｄ／Ｆ增大会使下降。
精馏塔(浮阀塔)设计说明书
第一章 物料衡算与操作线方程1.1间接蒸汽加热方式下的物料恒算总物料衡算 F D W =+易挥发组分的物料衡算 F D W Fx Dx Wx =+式中：F ，D ,W —进料、馏出液和釜残液的流量，/kmol hF x —进料中易挥发组分的组成，摩尔分率 D x —馏出液中易挥发组分的组成，摩尔分率 W x —釜残液中易挥发组分的组成，摩尔分率苯的摩尔质量为78，甲苯的摩尔质量为92. 进料组成 35/35/65/AF A BM x M M =+ 35/7835/7865/92=+ 0.3884= 釜残液组成 2/2/98/AW A BM x M M =+ 2/782/7898/92=+ 0.02351=馏出液组成 99.8/99.8/0.2/AD A B M x M M =+99.8/7899.8/780.2/92=+0.9983= 塔顶馏出液的平均摩尔质量 0.998780.0029278.023D M =⨯+⨯=塔顶馏出液的流量 75.31094.34/3002478.0238D kmol h ⨯==⨯⨯ 全塔物料衡算 F D W =+ F DWF x D x W x =+ 代入相关数据得：252.47/F kmol h =，158.13/W kmol h =1.2精馏段操作线方程1.2.1最小回流比的确定对理想物系或对理想物系偏离不大的情况，最小回流比可直接由下式求得min D q q qx y R y x -=-其中：由以下两式联立求解：1(1)xy xαα=+-11F q q x qy x q q =+++ 选择饱和液体进料，故1q =，q F x x =根据塔顶和塔底组成0.9983F x =，0.02351W x =在苯-甲苯混合液的t x y --附图1中分别查出塔顶和塔底温度为分别为80.15D T C =︒, 109W T C =︒;然后查表1,110.6C ︒和105C ︒时苯和甲苯的饱和蒸汽压表1 不同温度下苯和甲苯的饱和蒸汽压用内插法求得80.15D T C =︒, 109W T C =︒时苯和甲苯的饱和蒸汽压，计算塔顶和塔底的相对挥发度A α和B α80.15D T C =︒时8580.158580.1116.9116.9101.33A P ο--=-- 得 101.49A P kPa ο= 8580.158580.1464640B P ο--=-- 得 96.95B P kPa ο= 塔顶相对挥发度 101.492.5340.06A DB P P οοα===109W T C =︒时110.6109110.6105240240204.2A P ο--=-- 得 229.7A P kPa ο= 110.6109110.6105101.33101.3386B P ο--=-- 得 96.95B P kPa ο= 塔底相对挥发度 229.772.3796.95A WB P P οοα===塔的平均相对挥发度2.45m α===表2 不同温度下苯和甲苯的组成()2.450.38840.60871(1)1 2.4510.3884q q q x y x αα⨯===+-+-⨯最小回流比为 m i n 0.99830.60871.770.60870.3884D q q qx y R y x --===-- 1.2.2适宜回流比的确定根据设计经验，一般物系的适宜回流比为 R = (1.1-2.0) min R 取min 22 1.77 3.54R R ==⨯= 1.2.3操作线方程 精馏段操作线方程10.77970.219911D n n n x Ry x x R R +=+=+++ 提馏段操作线方程''''1''m m w m w L W L qF Wy x x x x L W L W L qF W L qF W ++=-=---+-+-''1 1.36920.00868m m y x +=-第二章 理论塔板数的确定本次设计采用直角梯级图解（M.T.图解法）将逐板计算过程在x y -相平衡图上进行，分别用平衡线和操作线代替平衡方程和操作线方程，用图解理论板的方法代替逐板计算法，则大大简化了求解理论板的过程。
精馏实验
精馏实验探究一·精馏原理利用混合物中各组分挥发能力的差异，通过液相和气相的回流，使气、液两相逆向多级接触，在热能驱动和相平衡关系的约束下，使得易挥发组分（轻组分）不断从液相往气相中转移，而难挥发组分却由气相向液相中迁移，使混合物得到不断分离，称该过程为精馏。
二·精馏特点精馏分离的适用范围广，操作简单，操作耗能较大，气、液相回流等。
·筛板精馏塔精馏实验一·实验目的1、了解筛板精馏塔设备的基本结构，掌握精馏过程的基本操作方法。
2、学习测定精馏塔全塔效率和单板效率的实验方法，研究回流比对精馏塔分离效率的影响。
二·实验原理1·精馏塔的类型精馏塔一般分为两大类：填料塔和板式塔。
板式塔又有筛板塔，浮阀塔，泡罩塔等多种型式。
但实验室的精馏塔多用玻璃或金属制成。
其中最常用的是玻璃精馏塔。
玻璃精馏塔主要由塔釜、玻璃精馏柱、玻璃精馏头和冷凝器所组成。
精馏过程中的主要设备有：精馏塔，再沸器，冷凝器，回流罐和输送设备等。
其中以进料板为界将塔分为两段，上段为精馏段，不含进料板，下段含进料板为提留段。
2·工作过程；在板式精馏塔中，混合液的蒸汽逐板上升，回流液逐板下降，气液两相在塔板上接触以实现传质，以达到分离的目的。
如果在每层塔板上，离开塔板的液体组成与蒸汽组成处于平衡状态，则该塔板称为理论板。
然而在实际操作的塔中，由于接触时间有限，气液两相不可能达到平衡，即实际塔板达不到一块理论板的分离效果，因此精馏塔所需要的实际板数总比理论板数多。
对二元物系，全回流时，根据塔顶、塔底气液组成可求出理论塔板数。
理论塔板数与实际塔板数之比即为塔的总板效率 E 。
数学表达式为：（1）式中：—总板效率；—理论板层数；—实际板层数。
理论板层数的求法可用图解法。
本实验是使用乙醇—水二元物系在全回流条件下操作，只需测定塔顶馏出液组成和釜液组成又，即可用图解法求得，实际板层数为已知，所以利用式(1)可求得塔效率。
回流比简述
1.回流比：在精馏过程中，混合液加热后所产生的蒸汽由塔顶蒸出，进入塔顶冷凝器。
蒸汽在此冷凝（或部分冷凝）成液体，将其一部分冷凝液返回塔顶沿塔板下流，这部分液体叫做回流液；将另一部分冷凝液（或未凝蒸汽）从塔顶采出，作为产品。
回流比就是回流液量与采出量的重量比，通常以通常以R来表示，即R=L/D 式中R-回流比L-单位时间内塔顶回流液体量，公斤/小时。
D-单位时间内塔顶采储量，公斤/小时。
2.最小回流比：在规定的分离精度要求下，即塔顶、塔釜采出的组成一定时，逐渐减少回流比，此时所谓的理论板数逐渐增加。
当回流比减少到某一数值时，所需的理论板数增加至无数多，这个回流比的数值，成为完成该项预定分离任务的最小回流比。
通常操作时的实际回流比取为最小回流比的1.3～2倍。
3.全回流：在精馏操作中，把停止塔进料，塔釜出料和塔顶出料，将塔顶冷凝液全部作为回流液的操作叫全回流。
全回流的操作一般用在精馏塔开车初期，或用在生产不正常时精馏塔的自身循环操作中。
4.最适宜回流比是怎样确定：对固定分离要求的过程来说，当减少回流比时，运转费用（主要表现在塔釜加热量和塔顶冷量）将减少，所需塔板数将增加，塔的投资费用增大；反之，当增加回流比时，可减少塔板数，却增加了运转费用。
因此，在设计时应选择一个最适宜的回流比，以使投资费用和经常运转的操作费用之和在特定的经济条件下最小，此时的回流比称之为最适宜回流比。
5.回流比的控制方式：1.分凝器：适用于通过调节循环水进水量控制冷凝器有效冷凝面积和气相采出量，适用于连续精馏。
2.全回流：适用于高凝高沸的工艺物料连续精馏和间歇精馏。
3.靠重力回流形式：通过调节采出量的多少控制回流量，采出的阀门可为手动调节或电动调节，适应于冷凝器在高位的连续精馏。
4. 适用于冷凝器高位的间歇精馏：通过回流比控制器控制回流和采出，阀门装在采出侧，根据手动或电动调节采出量。
5.靠重力回流的连续精馏：通过流量计测量回流量或者采出量调节采出和回流的多少。
筛板精馏实验报告
筛板精馏实验报告篇一：化工原理筛板塔精馏实验报告筛板塔精馏实验一．实验目的1．了解筛板精馏塔及其附属设备的基本结构，掌握精馏过程的基本操作方法。
2．学会判断系统达到稳定的方法，掌握测定塔顶、塔釜溶液浓度的实验方法。
3．学习测定精馏塔全塔效率和单板效率的实验方法，研究回流比对精馏塔分离效率的影响。
二．基本原理1．全塔效率ET全塔效率又称总板效率，是指达到指定分离效果所需理论板数与实际板数的比值：NT——完成一定分离任务所需的理论塔板数，包括蒸馏釜； NP——完成一定分离任务所需的实际塔板数，本装置NP＝10。
2．图解法求理论塔板数NT以回流比R写成的精馏段操作线方程如下：yn+1——精馏段第n+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数； xn——精馏段第n块塔板下流的液体组成，摩尔分数；xD——塔顶溜出液的液体组成，摩尔分数； R——泡点回流下的回流比。
提馏段操作线方程如下：ym+1——提馏段第m+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数； xm——提馏段第m块塔板下流的液体组成，摩尔分数；xW－塔底釜液的液体组成，摩尔分数； L'－提馏段内下流的液体量，kmol/s；W－釜液流量，kmol/s。
加料线（q线）方程可表示为：其中，q——进料热状况参数；rF——进料液组成下的汽化潜热，kJ/kmol； tS——进料液的泡点温度，℃； tF——进料液温度，℃；cpF——进料液在平均温度 (tS ? tF ) /2 下的比热容，kJ/（kmol℃）； xF——进料液组成，摩尔分数。
（1）全回流操作在精馏全回流操作时，操作线在y－x图上为对角线，如图1所示，根据塔顶、塔釜的组成在操作线和平衡线间作梯级，即可得到理论塔板数。
图1 全回流时理论塔板数确定（2）部分回流操作部分回流操作时，如图2，图解法的主要步骤为：A.根据物系和操作压力画出相平衡曲线，并画出对角线作为辅助线；B.在对角线上定出a点(xD，xD)、f点(xF，xF)和b点(xW，xW)；C.在y轴上定出yC＝xD/(R+1)的点c，连接a、c作出精馏段操作线；D.由进料热状况求出q，过点f作出斜率为q/（q-1）的q线交精馏段操作线于点d，连接点d、b作出提馏段操作线；E.从点a开始在平衡线和精馏段操作线之间画阶梯，当梯级跨过点d时，就改在平衡线和提馏段操作线之间画阶梯，直至梯级跨过点b为止；G.所画的总阶梯数就是全塔所需的理论踏板数（包含再沸器），跨过点d的那块板就是加料板，其上的阶梯数为精馏段的理论塔板数。
精馏塔操作基本知识
精馏操作基本知识1、何为相和相平衡：答：相就是指在系统中具有相同物理性质和化学性质的均匀部分，不同相之间往往有一个相界面，把不同的相分别开。
系统中相数的多少与物质的数量无关。
如水和冰混合在一起，水为液相，冰为固相。
一般情况下，物料在精馏塔内是气、液两相。
在一定的温度和压力下，如果物料系统中存在两个或两个以上的相，物料在各相的相对量以及物料中各组分在各个相中的浓度不随时间变化，我们称系统处于平衡状态。
平衡时，物质还是在不停地运动，但是，各个相的量和各组分在各项的浓度不随时间变化，当条件改变时，将建立起新的相平衡，因此相平衡是运动的、相对的，而不是静止的、绝对的。
比如：在精馏系统中，精馏塔板上温度较高的气体和温度较低的液体相互接触时，要进行传热、传质，其结果是气体部分冷凝，形成的液相中高沸点组分的浓度不断增加。
塔板上的液体部分气化，形成的气相中低沸点组分的浓度不断增加。
但是这个传热、传质过程并不是无止境的，当气液两相达到平衡时，其各组分的两相的组成就不再随时间变化了。
2、何为饱和蒸汽压？答：在一定的温度下，与同种物质的液态（或固态）处于平衡状态的蒸汽所产生的压强叫饱和蒸汽压，它随温度的升高而增加。
众所周知，放在杯子里的水，会因不断蒸发变得愈来愈少。
如果把纯水放在一个密闭容器里，并抽走上方的空气，当水不断蒸发时，水面上方气相的压力，即水的蒸汽所具有的压力就不断增加。
但是，当温度一定时，气相压力最中将稳定在一个固定的数值上，这时的压力称为水在该温度下的饱和蒸汽压。
应当注意的是，当气相压力的数值达到饱和蒸汽压力的数值是，液相的水分子仍然不断地气化，气相中的水分子也不断地冷凝成液体，只是由于水的气化速度等于水蒸汽的冷凝速度，液体量才没有减少，气体量也没有增加，气体和液体达到平衡状态。
所以，液态纯物质蒸汽所具有的压力为其饱和蒸汽压时，气液两相即达到了相平衡。
3、何为精馏，精馏的原理是什么？答：把液体混合物进行多次部分汽化，同时又把产生的蒸汽多次部分冷凝，使混合物分离为所要求组分的操作过程称为精馏。
谈精馏操作最小回流比的确定
y
=qJqJ -1x -ZJ qJ - 1
(14)
在最小回流比下 ,第 J 段和第 J + 1 段的操作线
在平衡线上相交 ,此交点即在平衡线上又在第 J 段
的进料线上 。
为了确定第 J 段的最小液气比 ,将点 ( x = xint ,J y = xint ,J ) 与第 J 段进料线与平衡线的交点相连 ,此线 的斜率即为最小液气比 。最小液气比即可用此线的
(School of Shanghai Chemical Industry , Shanghai 201500 ,China)
Abstract : That reflux play a role in distillation operation and process analysis and calculation was described ,the calcula2 tion formula of the smallest reflux ratio in multistream feed column was derived. Key words : distillation reflux ;reflux ratio ; operation line ;balance line
·10 · 兰 州 石 化 职 业 技 术 学 院 学 报 2001 年
max
L V
min
,只有这样才能保证每个截面都在理
想情况下有良好传质 。
上面是根据
L V
= f (α、xD 、x) 的函数关系定
min
性讨论了 α、xD 和 x 对
L V
第 1 卷 第 2 期 兰州石化职业技术学院学报 Vol. 1 No. 2
2001 年 12 月
回流比的影响及其选择
x D ye Rmin = Rmin + 1 x D x e
Rmin
x D ye = ye xe
b xW xe xF
最小回流比操作情况的分析
xD
Department of Chemical Engineering CTGU
Lai Qingke
求Rmin时，特殊情况的处理
由R、Rmin、Nmin 吉利兰关联图
Y = 0.75 1 X 0.567
(
)
图10-29 10-
该式的适用范围为X=0.1～ 该式的适用范围为X=0.1～0.5 也可用于加料板位置的计算
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Lai Qingke10-源自7 精馏塔的操作型问题恒沸精馏 特殊精馏 萃取精馏
在被分离的混合液中加入第三组分， 在被分离的混合液中加入第三组分 ， 以改变原混合物 组分间的相对挥发度，从而用精馏将它们分离。 组分间的相对挥发度，从而用精馏将它们分离。
Department of Chemical Engineering CTGU
Lai Qingke
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【补例】：改变回流比求全塔组成分布 补例】
某精馏塔具有10块理论板，加料位置在第8块塔板， 某精馏塔具有10块理论板，加料位置在第8块塔板，用以分离原料组成为 块理论板 25mol%的苯 甲苯混合液，物系相对挥发度为2.47。已知在R=5， 25mol%的苯—甲苯混合液，物系相对挥发度为2.47。已知在R=5，泡点进料 的苯— =0.98， =0.085。今改用回流比8 塔顶采出率D/F及物料热状况均不 时x`D=0.98，x`W=0.085。今改用回流比8，塔顶采出率D/F及物料热状况均不 求塔顶、塔底产品组成有何变化？并同时求出塔内各板的两相组成。 变，求塔顶、塔底产品组成有何变化？并同时求出塔内各板的两相组成。 原工况（R=5） 解：原工况（R=5）时