回流比實際上是一個約定俗成的說法,在實際計算中分為精餾段的液氣比和提餾段的氣液比。較小回流比當然也是如此。當塔板數(shù)和回流比決定了精餾產(chǎn)品純度的時候,實際的意思是提餾段的氣液比和提餾段的塔板數(shù)決定了高沸點精餾產(chǎn)品的純度。精餾段的液氣比和精餾段的塔板數(shù)決定了低沸點產(chǎn)品的純度。
現(xiàn)在以提餾段的較小氣液比為例來說明較小回流比的計算。首先我們說明一下較小氣液比意味著什么。是無限塔板數(shù),第二是純高沸點產(chǎn)品,第三是精餾推動力無限小。從上面的情況可以得出以結(jié)論,一是提餾段底部上升氣組成是不含低沸點組分的純高沸點組分,二是提餾段頂部的氣相組成和液相組成是精餾原料的組成及其平衡的液相組成。
提餾的過程是上升氣中的高沸點組分和回流液中的低沸點組分不斷進行交換的過程,其結(jié)果是上升氣中的高沸點組分不斷降低直到提餾段頂部達到精餾原料的氣相組成為止,同時回流液中的低沸點組分不斷氣化進入上升氣,上升氣中的高沸點組分不斷液化進入回流液直到回流液中只有高沸點組分為止。從物料平衡可以得出結(jié)論回流液中失去的低沸點組分就是上升氣得到的低沸點組分。上升氣中失去的高沸點組分就是回流液得到的高沸點組分。這里有一個問題,那就是上升氣和回流液得到和失去的組分摩爾數(shù)量是否相等,這個無關物料平衡,而是一個熱量平衡的問題。如果上升氣和回流液得到和失去的組分摩爾數(shù)量是相等的,即高低沸點組分在提餾過程中是一比一交換,那么上升氣和回流液在提餾過程中,其摩爾數(shù)量是保持不變的。實際上并不是如此。由于高沸點組分的液化相變熱和低沸點組分的氣化熱并不相等,受到熱量平衡的約束高沸點組分和低沸點組分的交換比例是低沸點組分氣化熱和高沸點組分液化熱的比值。因此實際上提餾段的氣液比在不同截面上是不相等的。
根據(jù)以上分析,我們已知提餾段底部的上升氣組成和上升氣提餾段頂部的氣相組成,也已知回流液頂部的液相組成及提餾段底部的液相組成。這就可以通過物料平衡列方程式求出較小氣液比。
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