低温法分离气体的最新进展.pdf

本帖最后由 Sunqh 于 2020-11-3 16:33 编辑

空分上塔下部(氩馏分抽口以下)最大回流比的计算。如果氩馏分中氩含量10%，此处氩-氧的相对挥发度是1.5，上塔底产品氧纯度99.7%，求上塔下部的最大回流比Rm。

空分上塔下部几乎没有氮组分，可以看作是氩-氧二元精馏分离。设上塔下部氩馏分抽口处上升气量是1，回流液体量是x，则上升气中氧含量是0.9，产品氧的产量是x-1，而回流液中氩含量是(1*0.1+(x-1)*0.003)/x，回流液中氧含量是(1*0.9+(x-1)*0.997)/x

最大回流比时，此处气液相之间达到平衡，故有
α=(0.1/((1*0.1+(x-1)*0.003)/x))/(0.9/((1*0.9+(x-1)*0.997)/x))=1.5
解出x=1.47
此即上塔下部的最大回流比Rm。

实际回流比R可以取最大回流比Rm的0.95倍左右，所以实际回流比
R=1.47*0.95=1.4

如果氧产品纯度降低，或氩馏分中氩含量降低，则最大回流比和实际回流比都可以增大一些。

目前几乎所有生产99.7%左右氧纯度的大型空分设备的上塔下部回流比都是在1.4左右，其中全低压流程稍大一点，内压缩流程稍小一点，但很少有超出1.35~1.45范围的。

上塔下部回流比1.4，相当于回流液量是氧产量的1.4/(1.4-1)=3.5倍；全低压流程上塔下部回流比稍大一点，比如R=1.43时，回流液量是氧产量的1.43/(1.43-1)=3.3倍。

上塔下部气液相潜热大约是进下塔空气潜热的1.29倍，所以氧产量10000全低压流程空分需要进下塔的空气量大约是：
10000*3.3*1.29=42570

如果加工空气量是50000，那么进下塔空气量占比是42570/50000=85%，进上塔膨胀空气量占比15%

空气中氮组分潜热比氧小一点，所以在主冷热负荷相同时，进主冷氮气量会比进下塔空气量多7%。尤总的新单塔流程，如果氧产量10000，氧纯度99.7%，而且氩馏分中氩含量也是10%，那么需要进主冷的循环氮气量是：
42570*1.07=45550

尤总的新单塔流程10000空分进主冷氮气量只有23000，这个循环氮气量连生产95%氧纯度都不行，只能生产90%甚至更低纯度的氧产品。

氮气压缩量23000在专利第7页，“本发明的第二种实施例”，倒数第3行，“其中标准流量为23000m3/h的氮气经氮气压缩机甲NP2压缩至0.58MPa……”

专利第8页(说明书第6页)也有氧气流量10000，进主冷氮气量23000

我发一篇杭氧1994年翻译过来的文章，或许对尤总了解空分精馏过程有点帮助

文章中，上塔下部效率最高时的回流比L/V是1.3左右，应该是以前筛板上塔的情况，当前空分上塔普遍用阻力更小的规整填料塔，最高效率时的回流比L/V应该是1.4左右。