化工原理课件(十一五)课件第六章第六节回流比的选择

R Rmin R 1
上述计算中，与实际回流比 R 对应的 NT 和与全回流对 应的 Nmin，均不包括再沸器的全塔理论板层数。
例（P284例6－8)
如果用相图来求Rmin及Nmin?
解： （1）确定最小回流比 Rmi
因为泡点进料q=1，xq=xF＝0.44
m DW 2.6 2.34 2.47
出 Rmin，并选择适宜的 R；
(2) 求出全回流下的 Nmin，对于接 近理想物系的溶液，可用 Fenske公式计算；
(3) 计算出 (R-Rmin)/(R+1)，查吉利 兰图得 (NT-Nmin)/(NT +1) ，即 可求得所需的 NT ；
(4) 确定进料板位置。
NT Nmin NT 1
吉利兰图
Rmin 1 xD xq
Rmin
xD yq
yq xq
注意：
由于交点在平衡线上，所以 yq与xq 互为平衡关系。即：
yq
1
xq ( 1)xq
1.0
1.0
a
y
yq
qd
yq
b
xD Rmin 1
c
0 xW
0 xW
xq xqxFxx F
xD1.0
xD 1.0
不同加料热状态下的 q 线
正常操作下的yq与xq 关系还是平衡关系？
➢ 进料不变则 q 线不变。操作线交点 d 将向平衡线靠近。
当交点 d 至平衡线上时，R=Rmin
最小回流比(Rmin)：操作线交点 d 落在平衡线上，所需的理论
板数为无穷多。
d 点称为挟紧点，
其附近称为恒浓区或挟紧区。
1.0
qd
yd
xD Rmin 1
0 xW xd xF
xD 1.0
最小回流比Rmin的求解： Rmin ?xD yq
适宜回流比（操作回流比）R的选择：
费用
操作费用：
当 F、q、D 一定时，R 增大，塔
内上升蒸汽量增加，加热和冷却介质的 消耗量亦随之增多，操作费用相应增加。
设备费用：
R↓，理论板层数↑，设备费用↑。随 着R ↑，理论板层数↓，但R增大到某一值 之后，塔内上升蒸气量↑，使得塔径、冷 凝器、再沸器尺寸加大。
对于非理想物系，平衡线有下凹部分，当回流比减小时，
交点 d 未落到平衡线上之前，操作线已与平衡线相切（e 点）。此时恒浓区出现在 e 点附近，对应的回流比为最小
回流比。
不同平衡线形状的最小回流比
Rmin xD yq Rmin 1 xD xq
Rmin
xD yq
yq xq
yq与xq还是平 衡关系吗？
yq
xq 1 ( 1)xq
2.47 0.44 0.66 11.47 0.44
Rmin
xD yq yq xq
0.974 0.66 1.43 0.66 0.44
（2）最少理论板层数Nmin
N min
lg[( xD )(1 xW 1 xD xW
lg m
)] 1
lg[( 0.974 )(1 0.0235)] 1 0.974 0.0235 1 7.13 lg 2.47
NT Nmin NT 1
(2) 进料热状态包括冷液至过热蒸 汽的五种情况；
(3) Rmin =0.53~7.0；
(4) α=1.26~4.05；
(5) 理论板数=2.4~43.1。
吉利兰图
R Rmin R 1
使用该图计算时，条件应尽量与上述条件相近。
二、 NT求算方 法 (1) 根据物系性质及分离要求，求
（3）理论板层数 R=2.45 Rmin =2.45×1.43＝3.5
则 R Rmin 3.5 1.43 0.46
R 1 3.5 1
图中查得 NT Nmin 0.284 NT 7.13 0.284
NT 2
NT 2
NT＝10.8≈11层 （不包括再沸器）
式中
lg[(
xD
1 )(
xF
)]
N' min
1
1 xD xF
lg
' m
Nmin’——全回流时精馏段理论板层数；
αm’——精馏段平均相对挥发度，
' m
D F
全回流在生产中无实际意义，仅用于装置的 开工、调试和实验研究。
最小回流比 对于一定的进料和分离要求：
R必须大于Rmin才能 正常操作！
➢ R，精馏段操作线截距增大，操作线向平衡线移动；
D=0 W=0 F=0 R = L/D=
…… ……
yn1
R R 1
xn
xD R 1
yn1
L V
xn
WxW V
yn1 xn
yn1 xn
对角线 NT=?
NT=Nmin（不包括再沸器）
图解法求Nmin 芬斯克公式 Nmin
1
log
1
xD xD
1
xW xW
log m
m DW
芬斯克公式也可用于计算进料板位置：
设备费
总费用 操作费
R适宜 回流比 R
根据实验和生产数据统计 R 1.1 2.0Rmin
5－6 简捷算法（吉利兰图法）求NT
一般以下情况可用该法： • 对指定的分离任务所需NT做大致的估算； • 大致找出NT与R之间的关系，用于经济分析。
一、吉利兰图法简介 精馏条件：
(1) 组分数目=2~11；
5－5 回流比的选择 (Determination of reflux ratio)
回流比是精馏过程计算不可缺的重要参数，塔所需的理论板 数，塔顶冷凝器和塔釜再沸器的热负荷均与回流比有关。
精馏过程的投资费用和操作费用都取决于回流比的值。
由
yn1
R R 1
xn
xD R 1
ห้องสมุดไป่ตู้
xD
R
R越大，R 1越小， R越1大，
同样的分离要求，NT减小，虽然设 备费用降低，但操作费用增加。
反之，设备费用增加。
适宜的R是降低成本的重要因素
1.0
a
y
d
b
d’
b’
c
0 xW
x
xD 1.0
不同加料热状态下的 q 线
R
全回流
的
两
个
极 限
最小回流比
以下针对两种情况分别讨论，并求解合适的回流比。
全回流
既无出料也无进料，因此无精馏段和提馏段之分。