理论塔板数和回流比.ppt

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1、§４、理论塔板数和回流比理论塔板（又叫平衡塔板）自该板升向上一板的蒸气与该板流向下一板的液体互成平衡。一、逐板法逐板计算就是反复地利用物料的气液平衡关系和操作线方程去计算每一块理论板上的气液相浓度。在塔顶：逐板法15离开第一板的液相组成x1与第一板上升蒸气组成y1平衡关系，x1又与y2成操作关系。即，当计算到xn≤xf时（仅指饱和液体进料情况），说明第n板是加料板。由此往下利用操作关系时应该改用提馏段操作线方程，直至计算到xm≤xw为止。在计算中每使用一次平衡关系，表示通过一块理论板。优点：准确性高，尤其对相对挥发度较小，而分离要求较高的物系。因此，

2、在目前此法仍是一种计算理论塔板数行之有效的方法。二、图解法用图解法代替逐板法，虽然准确度要差一些，但因方法简单，迄今广泛为双组分精馏塔的计算所采用。图解理论板的依据，仍是平衡关系和操作关系。3、画阶梯从a点开始，在精馏段操作线与平衡线之间画阶梯。当阶梯跨过b点时，则改在提馏段操作线与平衡线之间画阶梯，直至阶梯跨过c点，或正好交于c点为止。图解步骤：2、在y-x图上标出三线精、提馏段操作线、q线绘于y-x图上。1、画出y-x图在坐标纸上绘出要处理的双组分混合物的y-x图所画的每一个阶梯代表一块理论板。塔釜内的气液两相一般视为平衡，相当于一块理论板。注意

3、：1．求出理论板数后，要注明是否包括釜。2．确定加料板位置时，要注明是从上往下数，还是从下往上数。优点：方法简单直观，是常用的一种求理论塔板数的方法。缺点：对于相对挥发度小，和xd要求高的精馏，用图解法则比较麻烦，而且误差较大。三、回流比在精馏过程中，塔顶产品的一部分送入塔中，称为回流，回流量的大小对传质过程有一定的影响。1．全回流若塔顶蒸气冷凝以后，全部回入塔中，称为全回流。即操作线与对角线重合。要达到规定的分离要求（xd、xw）,只要在对角线与平衡线之间画阶梯即可求得。由这点开始，到(1)、图解法－求取最少理论板数全回流时，精馏段在ｙ轴上的截距，

4、为止。因在全回流时，操作线与平衡线间的距离最大，故达到规定的分离要求，所需要的理论板数最少。因此，全回流总是与最少理论板数联系在一起的。对于相对挥发度在塔中接近常数的体系，最少理论板数除用图解法求取外，还可用芬斯克方程式求取。全回流时，求算理论板数的公式可由平衡方程和操作线方程导出：气液平衡关系第n板(2)、芬斯克方程对于理想溶液，在两个纯组分的沸点范围内，其相对挥发度变化不大，也就是说，在理想溶液精馏时，塔内各块板上的气液浓度虽有不同，但它们之间的相对挥发度可以近似为一常数。∵全回流时操作线与对角线重合，第一板平衡关系为塔顶采用全凝器，∴∴精馏段操

5、作线方程变成又∵第一、二两板间的操作关系第二板平衡关系，代入上式得或∴第二、三板间的操作关系再沸器视为第N+1层理论板，重复上述计算过程，直至再沸器为止。得代入上式上式为芬斯克方程。用此式求出的最少理论板数Nm不包括塔釜。式中—平均相对挥发度。可由纯组分的饱和蒸气压或纯组分的正常沸点计算得到。也可取塔顶塔底的相对相应挥发度的几何平均值。(1)取对数并整理，因全回流时理论板数取少，以Nm表示最少理论板数，全回流是回流比的最大极限，由于塔顶无产品，∴对正常生产无实际意义，仅在开车阶段，为缩短塔的稳定操作所需时间而临时采用。在进行实验或科研时，为了采取数据

6、和便于操作控制也常采用。若用xf代替xw代入（1）式，可求的精馏段最小理论板数并可确定进料板的位置。2、最小回流比最小回流比是回流比的下限。对于一定的分离任务，当回流比由无限大逐渐减小，操作线逐渐离开对角线向平衡线移动，要达到同样的分离要求，需要的理论板数逐渐增多。当回流比小到使操作线与q线的交点在平衡线上时，加料板出现y*=y。在加料板处无分离作用，好象两个组分在此被夹住一样，故又称为“夹点”。这时，在加料板附近推动力=0，传质过程停止。所需理论板数=∞，这种情况下的回流比，称为最小回流比，用RM表示。在y-x图上，对于沸点液体进料，操作线、q线与

7、平衡线在x=xf处相交，如图。最小回流比16由图看出：最小回流比时，精馏段操作线的斜率是：精馏釜操作线的截距为，(2)对于理想溶液，或在所涉及的浓度范围内相对挥发度可取为常数时，可用解析法计算最小回流比。在最小回流比时，操作线与q线的交点坐标（xf、yf）位于平衡线上，故将代入（2）整理得(3)上式即为沸点进料时，求最小回流比的解析式。也叫恩德伍德方程。对于其它情况（q≠1），RM具有不同的形式，这里不再讨论。全回流—上限在实际生产中最小回流比—下限均不能采用最适宜的回流比介于二者之间。到底采用多大才适宜呢？这要由经济核算来决定。精馏过程的设备费和操

8、作费（生产单位质量的精馏产品所消耗的费用叫做操作费用）。这些均与回流比密切相关。3、适宜的回流比例如分离苯—