外行学空分（227）一一回流比和最小回流比的定义和计算

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6 a( \  z* J; @   回流比的定义和计算是精馏计算的最基础的内容，也是分析讨论精馏过程的框架基础，而在其中回流比的定义又是基础中的基础。是精馏的入门基础内容，只有掌握正确的回流比定义和计算，才能对精馏过程的一般问题进行分析和讨论，是基层技术人员都必须掌握的基本能力。一旦回流比的定义和计算出现偏差则地动山摇。
   回流比只是一个约定俗成的土语，严格规范的术语应该分为低沸点组分产品回流比及对应的精馏段的回流液气比和高沸点组分产品回流比及对应的提馏段的回流气液比，这个道理非常浅显，回流的涵义在精馏段而言是精馏塔顶部冷凝器产生的低沸点组分回流液，而在提馏段而言回流涵义是由再沸器产生的高沸点组分回流气。一经指出大家非常容易取得共识，但这是极端重要的，不容有任何的模糊和混乱！理解以上既有联系又有区别的定义，关健在于以下几点，一是回流比分为高沸点组分产品回流比和低沸点组分产品回流比，两者之间不能混洧！二是高沸点组分产品回流比对应的是提馏段回流气液比，低沸点组分产品回流比对应的是回流液气比。三是精馏段的回流液气比和提馏段回流气液比两者之间是不同甚至是相反的。
* @- c' X6 \4 y5 d% O   关于精馏段的回流比，常见的一共有两个，一是精馏段顶部回流液摩尔数量和精馏段底部上升气摩尔数量之比值（这是标准常规精馏过程的回流液气比的情况，如果是双效精馏多效精馏，及多热泵精馏则精馏回流液气比必须分段计算），如果是双效精馏多效精馏或多热泵精馏，那么低压精馏塔或者精馏塔精馏段可以有两个或者两个以上的回流液入口，精馏段回流液气比需要分段计算。二是精馏段顶部回流液摩尔数量和精馏段顶部取出低沸点产品摩尔数量之比值，这是精馏低沸点组分产品回流比。两者之间差距甚远，切不可混为一谈！
   关于提馏段回流比，常见的有两个，一是精馏塔提馏段底部回流气摩尔数量和高沸点组分产品摩尔数量的比值，这是精馏塔高沸点组分产品回流比。二是提馏段底部回流上升气摩尔数量和提馏段顶部下降液摩尔数量的比值，这是精馏塔提馏段回流气液比，两者之间差距甚远，切不可混为一谈！
   现在以双塔流程空分装置为例进行说明，下塔是冷凝塔相当于完整精馏塔的精馏段，其最小回流液气比0.493！即20.7%/42%（按照等摩尔流假定，氧氮交换比1比1，空气组成氧20.7%，氮79.3%）。其中20.7%是空气中的氧气含量，42%是下塔压力下与空气组成平衡的液相中的氧含量。下塔压力下，真实的氧氮相变热比值是1.4，计算出的最小回流液气比是0.576！恒摩尔流假定下，低沸点组分产品最小回流比是0.972，下塔压力下，真实的氧氮相变热比值为1.4，计算出的最小低沸点组分产品回流比是1.13！粗氩冷凝塔（氩馏分中的氩含量在10%）恒摩尔流假定下，计算出的最小回流液气比是0.967。在粗氩冷凝塔压力下，氧氩相变热比值1.081，计算出的最小回流液气比是0.97！在恒摩尔流假定下，计算出的最小低沸点组分产品（氩）回流比是是29.3！粗氩塔压力下，氧氩相变热热比值1.081，计算出的低沸点组分产品（氩）回流比是29.4！
   恒摩尔流假定是精馏计算中的一个非常重要的假定，极大地简化了精馏计算过程，但正如恒摩尔流假定中的假定一样，它只是一个假定并不是放之四海而皆准的真理。实际上由于高低沸点组分的冷凝气化潜热并不相等，精馏过程中的高沸点组分冷凝和低沸点组分的气化的交换比例并不是1比1！而是受热量平衡约束以两者相变热的比值进行交换，这样在高低沸点组分相变热差距较大时，所谓恒摩尔流假定事实上就不成立了，以恒摩尔流假定为前提的精馏计算误差较大。
8 w5 M' w' N0 Y7 T2 f; q& H2 h   在恒摩尔流假定下，无论是精馏段还是提馏段上升气和下降液的数量都是不变的（这里不涉及双效精馏多效精馏和多热泵精馏）。回流液气比是精馏段顶部回流液摩尔数和精馏段底部上升气摩尔数量的比值还是同平面（又分为顶部和底部）的下降液和上升气摩尔数量比值都是一样的，但在实际上由于高低沸点组分产品相变热比值大时，它们之间差距很大。
) `4 j3 A7 U! |! r    关于恩德伍德方程式稍微多说几句，恩德伍德方程式的运用场景是在环境温度以上的多元物系在一个精馏塔中完成精馏过程。其次一般情况下只讨论精馏段而不涉及提馏段，提馏段往往采用蒸馏方案，第三其中回流比的定义是指回流液摩尔数量和产品摩尔数量的比值。由于是多元物系在一个精馏塔中完成多元物系的精馏，所以精馏段有多个产品取出口，也就有了多个回流比和最小回流比。
    这种运用场景一般多用于精细化工和大化工的精馏过程是很不一样。大化工的多元物系精馏过程，一般采取依次精馏的工艺方案及优化的隔板模型工艺方案，其原因在于，对于大化工而言，对精馏产品的纯度要求高，而在一个精馏塔中实现多元物系的精馏分离，其产品一般是混合物，达不到大化工对产品纯度的要求。但是对于从渗出水溶液中提取精细化工产品（香精等）而言，在一个精馏塔中提馏段采用蒸馏工艺方案，在精馏段得到多个不同的精馏产品是比较有利的。针对这样的运用场景，采用恩德伍德方程式计算最小回流比也是比较方便的，但不宜把这样的计算方法，运用于对产品纯度要求高的精馏过程，那会产生混乱的。

同一层的气量-液量=塔顶产量，因此，三个参数中只有两个是自由变量，如果R=液量/产量确定，那么(同一层的)液量/气量(L/V)也就确定了，利用R或L/V代入操作线方程中都能作精馏计算，计算结果完全相同。

, ?% h# J+ v; ~& g对于非恒摩尔溢流，可以认为有多少块理论塔板就有多少个回流比，非恒摩尔溢流精馏计算中也有操作线方程，只是每个操作线方程中的回流比都不相同。

当然最小回流比只有一个，那就是在夹点处达到气液平衡时的回流比。

例如空分下塔，塔底气量1，塔底回流液量0.55，塔顶气量1.07，那么塔顶回流液量必定是1.07+0.55-1=0.62
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2 @% C/ {* }* s$ e$ N8 T按同一层回流液/上升气，塔底回流比=0.55/1=0.55，底部操作线方程中有这个0.55；塔顶回流比=0.62/1.07=0.58，塔顶回流比稍大一点，顶部操作线方程中也有这个0.58
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如果是按塔内回流/塔顶产量，那么塔顶回流比R=0.58/0.45=1.29，塔底回流比R=0.55/0.45=1.22，还是塔顶回流比大于塔底，操作线方程中用这两个也行，计算结果完全一致。

* S9 V0 Y5 J  D4 ^4 Y, m如果按尤总塔顶回流/塔底气量，那么回流比=0.62/1=0.62，这个没法用到操作线方程中。

尤总“(回流比)一是精馏段顶部回流液摩尔数量和精馏段底部上升气摩尔数量之比值”是民科扯淡。回流比定义有两个，一是“塔内回流液体量与塔顶取出产品量之比”，二是“塔内同一层液气量之比”，这两个回流比都是在精馏计算中要用到的。塔顶回流量/塔底气量，对于非恒摩尔溢流，这个没法用到精馏计算中，尤总抛出这么个“定义”，正好说明尤总不会精馏计算。
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; U2 J, ?/ U! X+ x& ~1 A9 C, B以空分下塔为例，氮蒸发潜热小于氧冷凝潜热，所以越往上气液量越大，但同一层气液量之差却是固定不变的。无论是按塔内回流/塔顶产量，还是按同一层回流液量/上升气量，下塔回流比随高度不同都是变化的。精馏计算需要交替使用平衡线方程和操作线方程，操作线方程中有回流比，这个用塔内回流/塔顶产量或同一层回流液量/上升气量都行，回流比随塔高不同是变化的。民科定义的塔顶回流/塔底气量，这个不能说明下塔回流比随塔高度变化，当然也没法用到操作线方程中，只能民科拿来扯淡。
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尤总是一点都不会空分的，除了跟尤总一样一点都不会空分的人以外，没有人会相信一个一点都不会空分的人还能搞空分流程开发。
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8 E7 i3 L4 o2 R8 J4 R回流比计算只是精馏计算过程中的一个步骤，操作线方程中要用到回流比，尤总当回流比计算是最终计算结果了。回流比表示的是塔内同一层气液相流量与塔顶取出量之间的关系，用同一层液气量之比或液量与塔顶取出量之比或塔内气量与塔顶取出量之比表示都行，只要说明一下就可以了，不影响计算，没有这个对那个错了的说法，错的是塔顶液量与塔底气量之比，这个才是驴唇马嘴。
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, S% R/ ^, R. @+ J* z4 L6 e以上问题的最小液气比是0.526，塔内第一层塔板之上气相组分与进料完全相同时即是最小回流比。

去看一下外行学空分（229）一回流比的定义和计算（3），再讨论恒摩尔流假定不成立的情况下，如何进行精馏计算及回流液气比的定义。

有人不会演奏任何一种乐器，甚至不认识乐谱，但他却以为自己可以做乐队指挥！只不过拿根小棍子比划比划而已，这个他最能。

精馏计算主要有逐层塔板法、图解法和简捷法等，图解法不适用于高纯度，而且图解法和简捷法误差都很大。逐层塔板法最准确，以往认为这种方法很繁琐，那是在计算机得到广泛应用之前的事。现在电脑已经普及，电脑计算一层与100层相差1秒钟，当前逐层塔板法精馏计算才是正道。尤总不会用电脑计算精馏塔问题，落后于时代了。

有些概念需要在计算中才能理解，尤总不会计算，那就注定了某些概念无法理解。

如果尤总不会算，我周五给出结果。

非恒摩尔流也有操作线方程，也能进行精馏计算，精馏计算中也要用到回流比或液气比，但是每一层回流比都不相同。如果尤总学会了精馏计算，那就很容易理解这一点。可惜尤总一点都不会精馏计算，一个化工系本科生，连最基本的二元恒摩尔流精馏计算都不会，太不应该了。

看来尤总是个不会游泳的游泳教练

你还是不会算，你可以找人帮忙，如厦大化工系老师等，只要写出结果就行。循序渐进，先二元恒摩尔流，再三元非恒摩尔流，如果连二元恒摩尔流都不会，那就更说不上三元非恒摩尔流了。

有液气比L/V等，那就能计算操作线方程了；有相对挥发度，那就能计算平衡线方程了。如尤总所言，恒摩尔流不涉及热平衡，有以上几个条件够了，但所需理论塔板数是多少？
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