第二课 精馏.pptVIP

图中操作费用和投资费用之和最小的回流比为最适宜的回流比。这一回流比R通常选最小回流比倍数经验范围：大多数文献建议 R=1.1～2.0Rmin。 实际应用中回流比的选取还应考虑一些具体情况。例如，对于难分离的物系，宜选用较大的回流比。对于较易分离的物系，就可用高一点的塔，从而可以采用较小的回流比，减少能耗。 五、理论塔板简捷计算方法 （1）最少理论板数 Nmin 精馏塔在操作过程中，将塔顶蒸气全部冷凝，其凝液全部返回塔顶作为回流，称此操作为全回流，回流比R为无穷大（R=∞）。此时通常不进料，塔顶、塔底不采出。故精馏塔内气、液两相流量相等，L = V，两操作线效率均为1，并与对角线重合。由于全回流操作时，使每块理论板分离能力达到最大，完成相同的分离要求，所需理论板数最少，并称其为最小理论板数Nmin 。 最少理论板数由以下芬斯克方程求得： 该方程也可用于多组分精馏，其区别是以轻、重关键组分的分离代替双组分的精馏。 （2）相对挥发度的估算 相对挥发度 相对挥发度的估算： (3)理论塔板的简捷计算法 将许多不同精馏塔的回流比、最小回流比、理论板数及最小理论板数即R、Rmin、N、Nmin四个参数进行定量的关联。常见的这种关联如图所示，称为吉利兰图（Gillilad）图。 吉利兰关联是根据61个双组分和多组分精馏塔的逐板计算结果理得到。可近似表示为下式： 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：(1) 计算Nmin (2) 计算Rmin （3）计算N 查图得 解得： N = 13 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。 (一)物料平衡的影响和制约 根据精馏塔的总物料衡算可知，对于一定的原料液流量F和组成xF，只要确定了分离程度xD和xw，馏出液流量D和釜残液流量W也就被确定了。而xD和xw决定了汽液平衡关系、R和理论板数NT(适宜的进料位置)，因此D和W或采出率D/F与W/F只能根据xD和xw确定，而不能任意增减，否则进、出塔的两个组分的量不平衡，必然导致塔内组成变化，操作波动，使操作不能达到预期的分离要求。 保持精馏装置的物料平衡是精馏塔稳态操作的必要条件。 (二)塔顶回流的影晌 回流比和回流液的热状态均影响塔的操作。 回流比是影响精馏塔分离效果的主要因素，生产中经常用回流比来调节、控制产品的质量。例如当回流比增大时，精馏段操作线斜率变大，该段内传质推动力增加，因此在一定的精馏段理论板数下馏出液组成变大。同时回流比增大，提馏段操作线斜率变小，该段的传质推动力增加，因此在一定的提馏段理论板数下，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。 回流液的温度变化会引起塔内蒸汽实际循环量的变化。例如，从泡点回流改为低于泡点的冷回流时，上升到塔顶第一板的蒸汽有一部分被冷凝，其冷凝潜热将回流液加热到该板上的泡点。这部分冷凝液成为塔内回流液的一部分，称之为内回流，这样使塔内第一板以下的实际回流液量较RD要大一些。与此对应的，上升到塔顶第一层板的蒸汽量也要比按(R+1)D计算的量大一些。内回流增加了塔内实际的汽液两相流量，使分离效果提高，同时，能量消耗加大。 回流比增加，使塔内上升蒸汽量及下降液体量均增加，若塔内汽液负荷超过允许