Transcript 化工原理（2）-第9章
第9章 蒸 馏 学习目的 与要求 通过本章学习，应掌握两组分理想物系的气 液平衡关系；精馏的原理与流程；两组分连续精 馏的基本计算方法。了解间歇精馏与特殊精馏过 程。掌握板式塔的结构、塔板类型、板式塔的流 体力学性能与操作特性。 9.1 概述 混合物：均相混合物、非均相混合物（上册3章） 传质分离过程——物质在相际的转移过程。如蒸馏、吸收、 萃取、干燥等。 蒸馏的作用与目的：分离液体混合物。 9.1 概述 1.蒸馏概念： 利用液体混合物中各组分挥发性的差异，以热能为媒介使其 部分气化，从而在气相富集轻组分(易挥发组分），液相富 集重组分(难挥发组分），使液体混合物得以分离的方法。 加 热 器 原料液 A+B Q 减 压 阀 塔顶产品 yA xA 闪 蒸 罐 塔底产品 yA xA 或 yA yB xA xB 9.1 概述 2.蒸馏的相关名词： 混合物——两种以上组分组成的物质 易挥发组分——混合物中低沸点组分 难挥发组分——混合物中高沸点组分 3.蒸馏的分离特点 （1）蒸馏处理的对象——液体混合物，分离流 程简单； （2）应用广泛、历史悠久； （3）以热能为推动力——热能消耗大 3. 蒸馏操作的用途： 许多生产工艺常常涉及到互溶液体混合物的分离问题， 如酒精提取，石油炼制品的分离，有机合成产品的提纯， 溶剂回收和废液排放前的达标处理等等。分离的方法有多 种，工业上最常用的是蒸馏或精馏。 蒸馏分离操作实例：石油炼制中使用的 250 万吨减压蒸馏装置 9.1 概述 4.蒸馏过程分类 （1）按蒸馏方式分 简单蒸馏或平衡蒸馏：一般用在混合物各组分挥发性相差 大，对组分分离程度要求又不高的情况下。 精馏：在混合物组分分离纯度要求很高时采用。 特殊精馏：混合物中各组分挥发性相差很小，或形成恒沸 液（azeotrope），难以或不能用普通精馏加以分离 时，借助某些特殊手段进行的精馏。 （2）按操作流程分 间歇精馏：多用于小批量生产或某些有特殊要求的场合。 连续精馏：多用于大批量工业生产中。 4. 蒸馏过程分类 （3）按操作压力分 常压蒸馏：蒸馏在常压下进行。 减压蒸馏：用于常压下物系沸点较高，使用高温加热介质 不经济或热敏性物质不能承受的情况。减压可降低 操作温度。 加压蒸馏：对常压沸点很低的物系，蒸气相的冷凝不能采 用常温水和空气等廉价冷却剂，或对常温常压下为 气体的物系（如空气）进行精馏分离，可采用加压 以提高混合物的沸点。 （4）按混合物组分 多组分精馏：例如原油的分离。 双组分精馏：例如乙纯-水体系的分离。 本章着重讨论常压下双组分连续精馏。其原理和计算方法 可推广应用到多组分体系。 9 .2 双组分溶液的气液相平衡 9.2.1 两组分理想物系的气液平衡 在一定的温度和压 • 气液平衡概念 一定T 和P下 P 气相: yA, YB P= PA+PB 力下,气液两相之间 达到平衡状态时, 两 相组成 之间的关系 称为气液平衡关系. • 状态: 气相、液相组成动 态稳定 液相:xA,xB • 气液平衡关系的描述 用饱和蒸气压表示 用相平衡常数来表示 用相对挥发度来表示 用图来表示 (等温图和等压图) 用表表示 用方程式表示 蒸馏分离的物系由加热至沸腾的液相和产生的蒸 气相构成。相平衡关系既是组分在两相中分配的 依据，也为确定传质推动力所必需，是蒸馏过程 分析和设计计算的重要基础。 1、相律 F= C – P + 2 F—自由度数 C—独立组分数 P—相数 2—表示外界温度和压力可影响平衡状态 理想气体、理想液体、饱和蒸汽压： 气、液两相物系分为理想物系与非理想物系两大类。 理想物系：液相为理想溶液、气相为理想气体的物系。 实验表明，理想溶液服从拉乌尔（Raoult）定律，理想气体 服从理想气体定律或道尔顿分压定律。 理想液体、理想气体 所谓理想液体，就是把液体看作绝对不可压缩、 不能膨胀、没有粘滞性、没有表面张力的连续 介质。 从微观角度来看是指：“分子本身的体积和分 子间的作用力都可以忽略不计的气体，称为是 理想气体。 气体总压、分压，气、液组成分率的表达说明 气体A 压力Pa 一定T 和P P 气相: yA, YB P= PA+PB 液相:xA,xB + 气体B 压力Pb = 气体A+B 总压P= Pa+Pb 组份：A、B 组分质量分率=某组分质量/总质量 气相组分分率用y 加角标表示yA,yB ， 液相组分用x加角标表示xA,xB ， 易挥发组分不用角标。 而yA+yB =1， xA+xB =1 （气相组成分压表示PA, PB也可以相对 表示组分含量，且比较方便） 饱和蒸气压 p* （Saturation vapor pressure ） 饱和蒸气压指在一个密闭空间内，某种物质在给定的 温度下，该物质的液相、气相共存时的气体压力。此 时，蒸发/凝结过程达到动态平衡。 一定T对应 一定的P 气相p* 液相 如100℃下，纯水的饱和蒸汽 压为1个标准大气压， 60℃时， 纯水的饱和蒸汽压为0.197个标 准大气压。 苯100℃下，饱和蒸汽压为1.73 个标准大气压。 二、气液相平衡关系 1）用饱和蒸气压和相平衡常数表示气液平衡关系 根据拉乌尔定律，两组分物系理想溶液上方的平衡蒸气压为 pA pAxA (9-2) B B p B p x B p (1 x A ) (9-2a) 式中：pA、pB — 液相上方A、B两组分的蒸气压，Pa； xA、xB — 液相中A、B两组分的摩尔分数； p*A、p*B — 在溶液温度 t 下纯组分A、B的饱和蒸 气压，为温度的函数，Pa。 溶液沸腾时，溶液上方的总压应等于各组分的分压之和， 即 P p A p B p A x A p B 1 x A xA P pB p A pB (9-4) (9-3) xA P pB A p p (9-4) B 因 p*A、p*B 取决于溶液沸腾时的（泡点）温度，所以上式 实际表达的是一定总压下液相组成与溶液泡点温度关系。 已知溶液的泡点可由上式计算液相组成；反之，已知组成也 可由上式算出溶液的泡点，但一般需试差(有两个未知数)。 式中纯组分 A、B 的饱和蒸气压与温度的关系，通常用安托 因（Antoine）方程表示： log p A B tC A、B、C 为安托因常数，可由相关的手册查到。 当气相为理想气体时，遵循道尔顿定律： yA pA P P pAxA xA P pB A p p yA B pA P P pB p A pB (9-5a) 上式为一定总压下气相组成与温度的关系式。 对一定组成的气相而言该温度又称为露点，故上式又称为 露点方程。 xA P pB A p p B (9-4) yA pA P P pB p A pB (9-5a) 式（9-4），和（9-5a）即为用饱和蒸气压表示的气液平衡关系。 严格地说没有完全理想的物系。 对性质相近、分子结构相似的组分所组成的溶液，如苯-甲 苯，甲醇-乙醇，烃内同系物等，可视为理想溶液； 若气相压力不高，可视为理想气体，则物系可视为理想物 系。 对非理想物系不能简单地使用上述定律。气液相平衡数据 可以通过分子模拟计算，但更多地依靠实验测定。 2) 用相对挥发度表示的气液平衡关系 溶液中各组分的挥发性由挥发度来量衡，其定义为组分在 气相中的平衡蒸气压（分压）与在液相中的摩尔分数的比 值。 A 对双组分物系 pA xA B pB xB （9-6） A、B ——溶液中 A、B 两组分的挥发度。对纯组分液体 ，其挥发度就等于该温度下液体的饱和蒸气压。 溶液中两组分挥发度之比称为相对挥发度，用 表示 A B pA xA pB xB （9-7） 相对挥发度 A B pA xA pB xB 道尔顿分压定律可得： Py A x A Py B x B y A xB yB xA yA yB xA xB KA KB （9-8） K——相平衡常数。 是相平衡时两个组分在气相中的摩尔分数比与液相中摩 尔分数比的比值，由其大小可以判断该混合液能否用蒸馏 方法加以分离以及分离的难易程度。 相对挥发度 >1，表示组分 A 较 B 易挥发； 值越大，两个组分在两相中相对含量的差别越大，越容 易用蒸馏方法将两组分分离； 若 =1， yA=xA，此时不能用普通蒸馏方法分离该混合物。 对双组分物系有 yB=1-yA，xB=1-xA，代入并略去下标 A 可 得 : yA yB xA xB y x 1 1 x （9-10） —气液相平衡方程 若已知两组分的相对挥发度，则可由上式确定平衡时气液两 相的组成。 相对挥发度 对理想溶液，组分的挥发度 = p* ，所以 A B pA pB 尽管组分的饱和蒸气压随温度变化较大，但 值随温度变 化相对较小，因此在一定的温度范围内，对理想溶液常取 的平均值用于相平衡的计算。 非理想溶液的 值随温度有显著变化。 相对挥发度是双组分物系相平衡计算中最常采用的方法。 三、两组分理想溶液的气液相平衡图 根据相律(phase rule)，双组分两相物系自由度(degrees of freedom)为 2，即相平衡时，在温度、压强和气、液两相 组成四个变量中，只有两个独立变量。 若物系的温度、压强一定，气、液两相的组成就一定； 若压强和任一相的组成一定，则物系的温度和另一相组成将 被唯一确定。 无论是否理想物系，双组分气、液相平衡关系总可由任 一变量与另外两个独立变量(若固定其中的一个，则只有一 个独立变量)的函数关系来表达。 纯（物质）液体蒸发实验 P P 过冷液体 T1<Ts P P 过冷液体 T2<Ts P 饱和液体 T3=Ts 产生第一个气泡 部分气化 T4=Ts （泡点） （饱和温度） P P一定则Ts也一定 P变化则Ts也变化 饱和蒸气 T5=Ts（露点） 过热蒸气 T6>Ts 混合液体蒸发实验 P P P P 加热 T4 y4 x1 过冷液体 T1<Ts x2 x3 过冷液体 T2<Ts 饱和液体 T3（泡点） 产生第一个气泡 x4 部分气化1 T4>T3 P P P y5 T5 y7 y6 T7 T6 x5 部分气化2 T5>T4 冷却 饱和蒸气 T6（露点） 过热蒸气 T7>T6 P一定，则随着部分 气化进行，液体组成 改变，沸点也变化 三、两组分理想溶液的气液相平衡图 1）温度——组成（t — x — y)图 相图、相平衡常数或相对挥发度是蒸馏分析计算中常用的三 种气、液相平衡关系的表达方式。 对于双组分气、液两相，当固定一个独立变量时，可用二维 坐标中的曲线图来表示两相的平衡关系，称为相平衡图或简 称相图。 若用y、x分别表示双组分气、液相中易挥发组分的摩尔分数， 则有相图： 压强一定的：温度——组成（T-x-y图）和气相组成图 （x-y图），以及温度一定的压强-组成图（p-x 图）。 1）温度—组成（t — x — y)图 T-x(y) 图代表的是在总压 P 一 定的条件下，相平衡时气、液 相组成与温度的关系（泡点线 和露点线） 。 露点线 露点T5 T4 两相区 t/C 在总压一定的条件下，将组成 为 xf 的溶液加热至该溶液的泡 点 TA，产生第一个气泡的组成 为 yA 。 继续加热升高温度，物系变为 互成平衡的气、液两相，两相 温 度 相 同 组 成 分 别 为 yA 和 xA 。 气相区 T6 T3 T2 T1 泡点 泡点线 液相区 0 x1 xA xf x(y) yA 1.0 当温度达到该溶液的露点，溶液全部气化成为组成为 yA= xf 的气相，最后一滴液相的组成为 x1。 2）x-y图 x-y 图中曲线代表在总压一定 下，液相组成和与之成平衡的 气相组成的关系。 • x-y 图可通过 T-x(y) 图作出， 图中对角线 (y=x) 为一参考线 对于大多数溶液，两相平 衡时，y 总是大于 x，故平衡 线位于对角线上方。平衡线偏 离对角线越远，表示该溶液越 易分离。 苯—甲苯混合液的x-y图 1.0 Y1 D y 0.5 • 恒沸点时，x-y 线与对角线相 交，该点处气液相组成相等。 X1 0 0.5 x 1.0 9.2.2 两组分非理想溶液的气液相平衡 • 实际物系多为非理想物系：非理想溶液或非理想气体。 • 非理想溶液：与拉乌尔定律有偏差。 • 非理想气体：与道尔顿定律有偏差。 此时常常形成恒沸液： • 恒沸液：平衡时气相和液相组成相同，相图中气相线 和液相线重合。 • 在恒沸点时气液两相组成相同，因此用一般的蒸馏方 法不能实现该组成下混合溶液的分离。 两组分非理想溶液的气液相平衡 • 乙醇-水溶液物系的泡点线 和露点线在 M 点重合，该 点溶液的泡点比两纯组分的 沸点都低，这是因为该溶液 为具有较大正偏差的溶液， 组成在 M 点时两组分的蒸 气压之和出现最大值。M 点 称为恒沸点，具有这一特征 的溶液称为具有最低恒沸点 的溶液。常压下，乙醇-水 物系恒沸组成摩尔分数为 0 . 8 9 4 ， 相 应 温 度 为 78.15℃(纯乙醇为78.3℃)。 正偏差溶液 两组分非理想物系气液相平衡图 • 硝酸-水溶液为 负偏差较大的溶 液，在硝酸摩尔 分数为0.383时， 两组分的蒸气压 之和最低，T-x(y) 图上对应出现一 最高恒沸点（M 点），其沸点为 121.9℃。此溶液 称为具有最高恒 沸点的溶液。 负偏差溶液 9.2.3、气液平衡方程的应用 (1) 计算泡点、露点温度，平衡时气液组成。 (2) 选择蒸馏操作压力。随压力增高较少，应根 据物性和经济性选择适宜的压力。 (3) 选择分离方法。接近1是不能蒸馏分离或需特 殊蒸馏分离。 (4) 在相图（t-x-y图)上说明精馏原理，分析精馏 (5) 分析和计算精馏，解决精馏中的一些实际问题。 9.3 9.3.1 单级蒸馏过程 平衡蒸馏 平衡蒸馏是液体的一次部分气化或蒸气的一次部分冷凝的 蒸馏操作。 气液相平衡数据的测定和生产工艺中溶液的闪蒸分离是平 衡蒸馏的典型应用。 闪蒸操作流程：一定组成的液 体物料被加热后经节流阀减压 塔顶产品 加 yA 进入闪蒸室。液体因沸点下降 减 热 压 器 变为过热而骤然气化，气化耗 闪 原料液 阀 蒸 热使得液体温度下降，气、液 罐 两相温度趋于一致，两相组成 xA Q 趋于平衡。由闪蒸室塔顶和塔 底引出的气、液两相即为闪蒸 塔底产品 产品。 见动画 平衡蒸馏 对闪蒸过程可通过物料衡算、热量衡算以及相平衡数据建 立起相关量之间的关系，从而求解所需参数。 下面以两组分混合液连续稳定闪蒸过程为例给予说明。 1、物料衡算 总物料衡算 qn,D, y , te q n , F q n , D q n ,W 易挥发组分 q x q y q x n,F F n,D n ,W 的物料衡算 加热器 qnF, xF, tF 减 压 阀 yD 闪 蒸 罐 T Q 两式联立可得 q n,D q n,F xF x y x xW qn,W , x , te 式中：qnF、qnD、qnW —— 分别为进料流率和出塔气、液相 产物的流率，kmol/s； xF、y 、x —— 分别为进料料液组成以及出塔气、液 相产物的摩尔分数。 平衡蒸馏 令 q = qnW /qnF ——液化分率，即塔底液相产物占总加料量的分率，则气 化率为 （1-q），代入上式整理可得 y q q 1 x xF q 1 （9-17） ——气化率与气、液相组成的关系 若已知进料组成 xF 和生产任务所要求的气化率 (1-q)，结 合物料衡算式可求得气、液相组成 y、x。 2.热量衡算 料液由进料温度 tF 升至 T 需供给的热量 Q 为 Q q n , F C p t t F （9-18） 闪蒸后，料液温度由 t 降至平衡温度 te，若不计热损失， 则料液放出的显热全部用于料液的部分气化，即 q n , F C p t t e 1 q q n , F （9-19） 式中：Cp —— 混合液的平均摩尔比热，kJ/(kmolK)； —— 平均摩尔气化热，kJ/kmol。 由上式可得 t t e 1 q Cp （9-20） 若 q 为已知，由物料衡算求得气、液两相组成 yD、xW 后， 可由平衡关系（如温度-组成相图）求得 te，进而求得 t。 气化量大，闪蒸前料液温度需加热至更高的 t 值。 3.气液平衡关系 平衡蒸馏过程可认为经部分气化或部分冷凝后所得的 气、液两相呈平衡，即 y ~ x 符合平衡关系。若用相对挥发 度来表示，则 y x 1 ( 1) x 9.3.2 简单蒸馏 简单蒸馏也称微分蒸馏，为持续加热，逐渐蒸馏的过程，是 间歇非稳态操作。加入蒸馏釜的原料液持续吸热沸腾气化， 产生的蒸气由釜顶连续引入冷凝器得馏出液产品。 冷凝器 y 原料液 见动画 蒸气 x xD1 xD2 xD3 特点：釜内任一时刻的气、液两相组成互成平衡。蒸馏过程 中系统的温度和气、液相组成均随时间改变。 简单蒸馏 3 3‘ 2 露点线 2‘ t/C 任一时刻，易挥发组分在蒸气 中的含量 y 始终大于剩余在釜 内的液相中的含量 x，釜内组 分含量 x 由原料的初始组成 xF 沿泡点线不断下降直至终止 蒸馏时组成 xE，釜内溶液的 沸点温度不断升高，蒸气相组 成 y 也随之沿露点线不断降低 。 1 1‘ 泡点线 0 xA xf x(y) yA 1.0 简单蒸馏的分离效果很有限，工业生产中一般用于混合液的 初步分离或除去混合液中不挥发的杂质。 简单蒸馏的过程特征：任一瞬时釜内的气、液相互成平衡。 过程计算与平衡蒸馏并无根本差异，均以物料衡算式、热量 衡算式以及相平衡关系作为计算的基本依据。 操作为非稳态，需在一微元时间段 d 内进行衡算。 简单蒸馏 设 d 时间内塔顶引出的蒸气量为 dV ，釜液变化量为 dW ； 时刻釜内液体量为 W ，气、液相组成为 y、x； +d 时刻釜内液体量及组成为 W+dW 及 x+dx 。 在 d 时间内由物料衡算可得 dV dW 整理上两式，并略去高 阶微分 dx、dW 项，得 Wx W d W dW W x d x ydV dx yx 在 操 作 初 始 的 W1、x1 至 x W1 dx ln 终 止 时 刻 的 W2、x2 间 积 x y x W2 分得 式中 y 与 x 互成平衡，只要有气、液两相的平衡关系，就 可积分得到任意时刻釜液量与组成的关系式。 1 2 简单蒸馏 如果在 x1 到 x2 的操作范围内，相对挥发度 可视为常数 ，即相平衡关系为 y 积分可得： x 1 1 x x1 1 x2 ln ln ln W 2 1 x2 1 x1 W1 1 釜液由 W1 减少 W2 ，釜内蒸馏出的液量 D（kmol）及平均 组成 x D 可根据整个过程的物料衡算求得。 总物料衡算 D W 2 W1 易挥发组分的衡算 D x D W 2 x 2 W 1 x1 两式联解即可求得 D 和 x D 。 9.4 精馏——多级蒸馏过程 9.4.1 精馏原理 平衡蒸馏以及简单蒸馏（一次部分气化部分冷凝）只能使 混合液得到部分分离。 原料液浓度xF 一次部分气化后： 气相浓度y1 液相浓度 x1 则： x1＜xf＜y1 但y1不大，既浓 度不高，要提高 浓度则应—— 精馏原理——多次部分气化和多次部分冷凝 简单蒸馏操作是对液体的连续部分气化，釜液组成沿 t-x(y) 相图的泡点线变化，其结果可得难挥发组分（重组分）含 量很高而易挥发组分（轻组分）摩尔分数 x 很低的釜液。 在一定压力下，将混合蒸气进行连续部分冷凝，蒸气相的 组成沿 t-x(y) 相图的露点线变化，结果可得到难挥发组分 （重组分）含量很低而易挥发组分（轻组分）摩尔分数 y 很高的蒸气。 精馏过程正是这二者的有机结合。 y 3 y 2 B x 3 x 2 x1 y3 x 3 y2 y1 A x 2 x1 x2 y y 1 x3 tF 2 y3 xF 混合蒸汽多次部分冷凝，得到纯度高的易挥发组分（汽）。 混合液多次部分蒸发，得到纯度高的难挥发组分（液）。 1.4.1 精馏原理 多次部分气化和冷凝——精馏基本原理 设有1、2、3三釜， 每釜部分气化，则 有： x1＜x2＜x3 y1＜y2＜y3 t1>t2>t3 即釜数越多则顶上 产品越纯。 缺点：收率低, 能耗大。 1.4.1 精馏原理 多次部分气化和冷凝——精馏基本原理 为此： （1）去掉冷凝器 （2）从上到下引入回流 利用下一釜的高温蒸气 与上一釜的低温液体混 合，发生质热交换，在 每一釜中都实现部分气 化和部分冷凝 ——精馏塔原理 x1 x2 xf x3 y 1 y2 y3 精馏塔结构、原理： 将多个蒸馏釜串联，组 成一个至上而下的塔， 上一釜回流的回流液与 下一釜上升的蒸气在釜 内发生质热交换，从而， 在每一釜中都实现部分 气化和冷凝。 实际结构用塔板或填料 代替釜，以简化结构。 见动画—板式塔 精馏塔模型 板式塔结构及原理 •筛板; 蒸气 •开孔; •降液管; 降液管 •溢流堰 筛板 溢流堰 精馏原理 多级逆流接触板式塔各塔板间关系: 板式塔内相邻几块板的温度、组成的关系为 t n 1 t n t n 1 x n 1 x n x n 1 y n 1 y n y n 1 离开各板的气、液两相的浓度取 决于板上气、液两相接触传质速 率。由于板上的鼓泡传质过程非 常复杂，故难以用数学模型进行 描述。 yn-1 xn-2 tn-1 n-1 yn xn-1 tn n yn+1 xn n+1 tn+1 yn+2 xn+1 1.4.2 精馏操作流程 冷凝器 加料板—原料液进入那层塔板 精馏段—加料板以上的塔段 气相中的重组分向液相（ 回流液）传递，而液相中的轻 组分向气相传递，从而完成上 升蒸气的精制。 提馏段—加料板以下的塔段 下降液体（包括回流液和 料液中的液体部分）中的轻 组分向气相（回流）传递， 而气相中的重组分向液相传 递，从而完成下降液体重组 分的提浓。 蒸汽 塔顶产品, xD （馏出液） 液相回流 精馏段 料液, xF 提馏段 蒸汽 再沸器 回流液体 塔底产品, xW 精馏原理 如在塔顶进料则只有塔底的重组分产品可达高纯度，塔 顶引出的蒸气因没有经过精馏段的精制，纯度一般不会高。 如在塔底进料则只有塔顶的轻组分产品可达高纯度，塔 底的液体因未经提馏段提浓，纯度一般也不会高。 只有包括了精馏段和提馏段的精馏塔才可能由塔顶和塔 底连续地分别得到高纯度的轻、重组分产品。 9.4.2 精馏操作流程 冷凝器 冷凝器—将塔顶蒸气冷凝成液体 蒸汽 再沸器—使塔底液体气化， 产生蒸气，为精馏的热源。 塔顶产品, xD （馏出液） 液相回流 精馏段 综上述:精馏是基于混合液中 两组分的挥发度不同，在精 馏塔中同时并多次进行部分 气化部分冷凝的操作，致使 混合液可分离成为近于纯组 分，而塔顶回流和塔底再沸 器产生上升蒸气是精馏得以 连续稳定操作的两个必要条 件。 料液, xF 提馏段 蒸汽 再沸器 回流液体 塔底产品, xW 一般流程 图9-10 精馏塔实物流程 练 习 题 目 思考题 1.讨论溶液的气液平衡关系有何意义？ 2.挥发度与相对挥发度有何不同？ 3.相对挥发度在精馏计算中有何重要意义？ 4. 平衡蒸馏的原理是什么？ 5. 精馏原理是什么，精馏与简单蒸馏有何不同？ 6. 塔顶液体回流和塔底上升蒸汽流的作用如何？