回流比的影响及其选择(精)
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Lai Qingke
Department of Chemical Engineering CTGU
四、精馏塔内的温度分布和灵敏板
13
灵敏板：
当正在操作中的精馏 塔受到某一外界干扰， 如回流比、进料组成波 动等，全塔各板的组成 和温度将发生变化。变 化最灵敏的一块板或相 邻的几块板称为灵敏板。
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 80 90 100 110
差（迭代）。 （2）加料板位置（或其它操作条件）一般不满足最优化条件
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Lai Qingke
【补例】：改变回流比求全塔组成分布
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 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 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 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。 解：原工况（R=5）时
由R、Rmin、Nmin 吉利兰关联图
Y 0.75 1 X 0.567
图10-29
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 Qingke
10-17 精馏塔的操作型问题
特点：设备已定，由指定的操作条件预计精馏操作的结果
xF=0.43 xF=0.4 D t max
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Lai Qingke
10-16 理论板数的捷算法
精馏塔理论板数的求法 逐板法 图解法 捷算法 建立与N的关系
R Rmin R 1 N N min Y N 1 X
用提馏段操作线方程 用相平衡方程
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Lai Qingke
第四节 其他蒸馏方式
水蒸汽蒸馏 间歇蒸馏 恒沸蒸馏 萃取蒸馏 恒沸点的二元物系
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，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。
10-15 回流比的影响及其选择
回流是保证精馏塔连续稳定操作的重要 条件之一。
设计时影响 操作时影响 设备费、运转费 质量、产量
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Lai Qingke
一、R=L/D的改变对精馏操作的影响
1、 R
①
yc
L
xD R 1
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Lai Qingke
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Lai Qingke
二、适宜回流比的选择
设备投资费 操作费
费 用
确定最优回流比Ropt
总费用
能源费 设备费
一般取Ropt=(1.1~2)Rmin
R min
R opt
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, D xF xW 0.25 0.085 , 0.1844 , F xD xW 0.98 0.085
F 5.424 D
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Lai Qingke
新工况（R=8）时
假定初值
xW 0.0821
xF xW 1 D F 0.25 0.0821 1 0.1844 0.9928 xD 0.1844 D F
x1=0.9825 x2=0.9605 x3=0.9158 x4=0.8318 x5=0.6959 x6=0.5212 x7=0.3526 x8=0.2294
x9=0.1490 x10=0.0825
x10=0.0825与假设初
值基本相近，计算有效。
显然，回流比增加，xD 升高而xW降低，塔顶与塔 底产品的纯度提高了。
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Lai Qingke
用精馏段操作线方程 用相平衡方程
y1=0.9928 y2=0.9836 y3=0.9641 y4=0.9243 y5=0.8497 y6=0.7289 y7=0.5736 y8=0.4238
y9=0.3018 y10=0.1818
最小回流比操作情况的分析
xD
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Lai Qingke
求Rmin时，特殊情况的处理
e y d y d
恒浓区在 精馏段
e
恒浓区在 提馏段
x
x
Rmin
x D ye ye xe
x D yd Rmin Rmin 1 x D xd
Lai Qingke
三、最小回流比Rmin的求法
为完成某一分离要求，所需的理论塔板数为无穷多时的 回流比称为最小回流比。 如何求取Rmin ？ 图解法 解析法
ye e d f a
x D ye Rmin Rmin 1 x D x e
Rmin
x D ye ye xe
b xW xe xF
V
N 有利
②
冷凝器、再沸器的负荷 不利 Rmax= ∞ 全回流 N = Nmin
y xD
a
全回流
Nmin——最少理论板数 无进出料
xD R 1
此时，F=W=D=0
全塔无精馏段和提馏段之分， 两线合二为一，并与对角线重合。 全回流时：yn+1=xn
xW b 0 xW
V R 1D
精馏段操作线方程为：
y n 1
R xD xn 0.8889xn 0.1103 R 1 R 1 RF D F D 1 xm xW 1.4916xw 0.0404 R 1 R 1
Lai Qingke
提馏段操作线方程为：
y m 1
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xD
Lai Qingke
L RD
全回流只有在某些特定场合下用。
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2、R
xD yc R 1
N
wenku.baidu.com
y xD a
最小回流比Rmin
要达到分离要求 R>Rmin
xD R 1 xW
b xD
0 xW
适宜的回流比应通过经济核算来决定。
计算条件：同设计型问题
相平衡方程；操作线方程；全塔物料衡算
已知量：N；加料板位置；相平衡曲线或α；原料组成xF与热状况IF；
回流比R；并规定塔顶馏出液的采出率D/F
求：精馏操作的最终结果——产品组成xD、xW以及逐板的组成分布
操作型问题的计算的特点：
（1）由于众多变量之间的非线性关系，使操作型计算一般均须通过试
相平衡方程：
yn xn 2.47 1.47 yn
由xD=0.9928开始，用精馏段操作线方程求出y1=0.9928
将y1代入相平衡方程，求出x1=0.9825 将x1代入精馏段操作线方程，求出y2=0.9836 将y2代入相平衡方程，求出x2=0.9605 如此反复计算，用精馏段操作方程共8次，求出y1~y8，用相平衡方程8次，求 出x1~x8。 然后用提馏段操作方程和相平衡方程各2次，所得全塔汽、液组成列表于附 表。
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四、精馏塔内的温度分布和灵敏板
13
灵敏板：
当正在操作中的精馏 塔受到某一外界干扰， 如回流比、进料组成波 动等，全塔各板的组成 和温度将发生变化。变 化最灵敏的一块板或相 邻的几块板称为灵敏板。
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 80 90 100 110
差（迭代）。 （2）加料板位置（或其它操作条件）一般不满足最优化条件
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【补例】：改变回流比求全塔组成分布
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 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 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 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。 解：原工况（R=5）时
由R、Rmin、Nmin 吉利兰关联图
Y 0.75 1 X 0.567
图10-29
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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10-17 精馏塔的操作型问题
特点：设备已定，由指定的操作条件预计精馏操作的结果
xF=0.43 xF=0.4 D t max
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10-16 理论板数的捷算法
精馏塔理论板数的求法 逐板法 图解法 捷算法 建立与N的关系
R Rmin R 1 N N min Y N 1 X
用提馏段操作线方程 用相平衡方程
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第四节 其他蒸馏方式
水蒸汽蒸馏 间歇蒸馏 恒沸蒸馏 萃取蒸馏 恒沸点的二元物系
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，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。
10-15 回流比的影响及其选择
回流是保证精馏塔连续稳定操作的重要 条件之一。
设计时影响 操作时影响 设备费、运转费 质量、产量
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一、R=L/D的改变对精馏操作的影响
1、 R
①
yc
L
xD R 1
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二、适宜回流比的选择
设备投资费 操作费
费 用
确定最优回流比Ropt
总费用
能源费 设备费
一般取Ropt=(1.1~2)Rmin
R min
R opt
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, D xF xW 0.25 0.085 , 0.1844 , F xD xW 0.98 0.085
F 5.424 D
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新工况（R=8）时
假定初值
xW 0.0821
xF xW 1 D F 0.25 0.0821 1 0.1844 0.9928 xD 0.1844 D F
x1=0.9825 x2=0.9605 x3=0.9158 x4=0.8318 x5=0.6959 x6=0.5212 x7=0.3526 x8=0.2294
x9=0.1490 x10=0.0825
x10=0.0825与假设初
值基本相近，计算有效。
显然，回流比增加，xD 升高而xW降低，塔顶与塔 底产品的纯度提高了。
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用精馏段操作线方程 用相平衡方程
y1=0.9928 y2=0.9836 y3=0.9641 y4=0.9243 y5=0.8497 y6=0.7289 y7=0.5736 y8=0.4238
y9=0.3018 y10=0.1818
最小回流比操作情况的分析
xD
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求Rmin时，特殊情况的处理
e y d y d
恒浓区在 精馏段
e
恒浓区在 提馏段
x
x
Rmin
x D ye ye xe
x D yd Rmin Rmin 1 x D xd
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三、最小回流比Rmin的求法
为完成某一分离要求，所需的理论塔板数为无穷多时的 回流比称为最小回流比。 如何求取Rmin ？ 图解法 解析法
ye e d f a
x D ye Rmin Rmin 1 x D x e
Rmin
x D ye ye xe
b xW xe xF
V
N 有利
②
冷凝器、再沸器的负荷 不利 Rmax= ∞ 全回流 N = Nmin
y xD
a
全回流
Nmin——最少理论板数 无进出料
xD R 1
此时，F=W=D=0
全塔无精馏段和提馏段之分， 两线合二为一，并与对角线重合。 全回流时：yn+1=xn
xW b 0 xW
V R 1D
精馏段操作线方程为：
y n 1
R xD xn 0.8889xn 0.1103 R 1 R 1 RF D F D 1 xm xW 1.4916xw 0.0404 R 1 R 1
Lai Qingke
提馏段操作线方程为：
y m 1
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xD
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全回流只有在某些特定场合下用。
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2、R
xD yc R 1
N
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y xD a
最小回流比Rmin
要达到分离要求 R>Rmin
xD R 1 xW
b xD
0 xW
适宜的回流比应通过经济核算来决定。
计算条件：同设计型问题
相平衡方程；操作线方程；全塔物料衡算
已知量：N；加料板位置；相平衡曲线或α；原料组成xF与热状况IF；
回流比R；并规定塔顶馏出液的采出率D/F
求：精馏操作的最终结果——产品组成xD、xW以及逐板的组成分布
操作型问题的计算的特点：
（1）由于众多变量之间的非线性关系，使操作型计算一般均须通过试
相平衡方程：
yn xn 2.47 1.47 yn
由xD=0.9928开始，用精馏段操作线方程求出y1=0.9928
将y1代入相平衡方程，求出x1=0.9825 将x1代入精馏段操作线方程，求出y2=0.9836 将y2代入相平衡方程，求出x2=0.9605 如此反复计算，用精馏段操作方程共8次，求出y1~y8，用相平衡方程8次，求 出x1~x8。 然后用提馏段操作方程和相平衡方程各2次，所得全塔汽、液组成列表于附 表。