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什么是最小回流比?如何求最小回流比?

最小回流比的定义 在精馏操作中,回流比是指回流量与塔顶产品量之比。

最小回流比是指当精馏塔分离某二元混合物或多元混合物时,为达到规定的分离程度(如塔顶、塔釜产品的组成要求) ,所需理论板数趋于无穷多时的回流比。

当回流比小于最小回流比时,无论使用多少块理论板,都无法达到预期的分离效果。

最小回流比的求取方法 对于不同的物系和精馏条件,求取最小回流比的方法有所不同,常见的有以下几种: 二元理想物系 泡点进料:当进料为泡点液体时,可利用相平衡关系和进料方程来计算最小回流比。

假设塔顶产品组成为 x D x_D xD​,塔釜产品组成为 x W x_W xW​,进料组成为 x F x_F xF​,相对挥发度为 α \alpha α。

首先根据相平衡方程 y = α x 1 + ( α − 1 ) x y = \frac{\alpha x}{1 + (\alpha - 1)x} y=1+(α−1)xαx​ 求出与进料组成 x F x_F xF​ 呈平衡的气相组成 y F y_F yF​。

然后,最小回流比 R m i n R_{min} Rmin​ 的计算公式为 R m i n = x D − y F y F − x F R_{min}=\frac{x_D - y_F}{y_F - x_F} Rmin​=yF​−xF​xD​−yF​​。

露点进料:进料为露点气体时,先求出与进料组成 x F x_F xF​ 呈平衡的液相组成 x F ′ x_F' xF′​,再根据公式 R m i n = x D − y F y F − x F ′ R_{min}=\frac{x_D - y_F}{y_F - x_F'} Rmin​=yF​−xF′​xD​−yF​​ 计算最小回流比,其中 y F y_F yF​ 为进料组成对应的气相组成(可由相平衡方程得出)。

非理想物系或多元物系 图解法:对于非理想物系或多元物系,通常采用 McCabe - Thiele 图解法(二元物系较为适用)或 Ponchon - Savarit 法(可用于多元物系,但计算更为复杂)。

以 McCabe - Thiele 图解法为例,在 y − x y - x y−x 图上绘制相平衡曲线和进料线(q 线),通过作斜率为 R m i n R m i n + 1 \frac{R_{min}}{R_{min}+1} Rmin​+1Rmin​​ 的精馏段操作线,使其与相平衡曲线和进料线恰好相切或相交于一点,由此确定最小回流比。

计算机模拟法:随着计算机技术的发展,利用专业的化工模拟软件(如 Aspen Plus、ProII 等)对精馏过程进行模拟,可以方便快捷地得到最小回流比。

只需输入物系的性质、进料条件、分离要求等参数,软件即可通过内置的算法计算出最小回流比。

 

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