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较小回流比的计算

较小回流比的计算
2021.11.05
作者: 迪尔空分

回流比实际上是一个约定俗成的说法,在实际计算中分为精馏段的液气比和提馏段的气液比。较小回流比当然也是如此。当塔板数和回流比决定了精馏产品纯度的时候,实际的意思是提馏段的气液比和提馏段的塔板数决定了高沸点精馏产品的纯度。精馏段的液气比和精馏段的塔板数决定了低沸点产品的纯度。

现在以提馏段的较小气液比为例来说明较小回流比的计算。首先我们说明一下较小气液比意味着什么。是无限塔板数,第二是纯高沸点产品,第三是精馏推动力无限小。从上面的情况可以得出以结论,一是提馏段底部上升气组成是不含低沸点组分的纯高沸点组分,二是提馏段顶部的气相组成和液相组成是精馏原料的组成及其平衡的液相组成。

提馏的过程是上升气中的高沸点组分和回流液中的低沸点组分不断进行交换的过程,其结果是上升气中的高沸点组分不断降低直到提馏段顶部达到精馏原料的气相组成为止,同时回流液中的低沸点组分不断气化进入上升气,上升气中的高沸点组分不断液化进入回流液直到回流液中只有高沸点组分为止。从物料平衡可以得出结论回流液中失去的低沸点组分就是上升气得到的低沸点组分。上升气中失去的高沸点组分就是回流液得到的高沸点组分。这里有一个问题,那就是上升气和回流液得到和失去的组分摩尔数量是否相等,这个无关物料平衡,而是一个热量平衡的问题。如果上升气和回流液得到和失去的组分摩尔数量是相等的,即高低沸点组分在提馏过程中是一比一交换,那么上升气和回流液在提馏过程中,其摩尔数量是保持不变的。实际上并不是如此。由于高沸点组分的液化相变热和低沸点组分的气化热并不相等,受到热量平衡的约束高沸点组分和低沸点组分的交换比例是低沸点组分气化热和高沸点组分液化热的比值。因此实际上提馏段的气液比在不同截面上是不相等的。

根据以上分析,我们已知提馏段底部的上升气组成和上升气提馏段顶部的气相组成,也已知回流液顶部的液相组成及提馏段底部的液相组成。这就可以通过物料平衡列方程式求出较小气液比。

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