精餾操作中,由精餾塔塔頂返回塔內的回流液流量L與塔頂產品流量D的比值,即R=L/D。回流比的大小,對精餾過程的分離效果和經濟性有著重要的影響。因此,在精餾設計時,回流比是一個需認真選定的參數。
從雙組分精餾的圖解法計算(見精精餾)可知:增大回流比可減少分離所需的理論板數。但回流比的增大,必要求塔釜產生的蒸氣量相應增加。回流比增大的上限是全回流即進入冷凝器的蒸氣在冷凝後全部返回塔中。在全回流條件下,分離所需的理論板數最少。當回流比減小至某一數值時,理論上為達到指定分離要求所需板數趨於無窮大,這是回流比的下限,稱為最小回流比Rmin。當操作回流比下降到小於最小回流比時,就不能達到規定的分離要求。最小回流比不僅取決於分離要求,還與料液的相對揮發度和料液組成以及進料的熱狀態有關。對於相對揮發度在全塔接近常數的料液的分離,最小回流比Rmin可由下列兩式(常稱安德伍德方程)算出:
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(1)
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(2)式中αi為組分i對某一基準組分的相對揮發度;x
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回流比R與分離所需理論板數NT的關系(見圖)表明:回流比從最小值逐漸增大的過程中,所需理論板數起初急劇減少,設備費用亦明顯下降,足以補償能耗費用的增加;但當回流比繼續增大時,所需理論板數減少趨勢緩慢(其極限值是全回流所需要的最少理論板數Nm),此時設備費用的減少將不能補償能耗費用的增加。回流比的選擇是一個經濟問題,是在操作費(主要取決於能耗)和設備費(塔板數以及再沸器和冷凝器的傳熱面積)之間作出權衡。實際使用的回流比通常為最小回流比的1.1~2.0倍。
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操作中精餾塔的分離能力,主要取決於回流比的大小。增大回流比,就可提高產品純度,但也增加瞭能耗。改變回流比,是調節精餾塔操作的方便而有效的手段。