外行学空分(70)一一回流比和塔板数(二)

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7 t2 V. v$ O2 N# y' J4 f; O   深冷空分的技术核心当然是精馏，按照道理回流比和塔板数应该成为深冷空分流程最主要的讨论内容，但从深冷空分教科书的相关内容来看并不是如此，有关回流比和塔板数的内容很少，这是为什么呢？原因其实也很简单，实在无法讨论，在深冷空分技术发展的初期空气全部进入下塔，上塔回流比是固定不变的，而塔板数则受限于塔板阻力下已经最大化了。这还有什么好讨论的，唯一可以讨论的是污氮的流量和氧含量，以实现氧提取率的最大化，但意义也不大，因为当时情况下，膨胀机后的空气尚不能完全加入上塔参予精馏分离只能复热回收冷量后放空。什么单高双高更是无从谈起，95%的氧气纯度已经是工业氧气的标准（目前工业氧气产品纯度已经提高至99.5%，这实际上就明确了空分装置是氧氩氮三元物系精馏工艺方案，再也不是氧氮二元物系精馏工艺方案或者近似氧氮二元物系精馏工艺方案）！
   当然以上的情况已经是几十年前的状况了，现在人们谈起95%纯度的氧气那是一脸的不屑，但并没有人关心这一切变化的原因是什么？是流程改变了吗？是回流比增加了吗？没有！是热负荷加大了吗？没有！那什么发生了变化？只是上塔采用了规整填料，理论塔板数塔板数大幅度增加了！由于上塔理论塔板数大幅度的增加，膨胀后的空气可以全部进入上塔参予精馏分离，大幅度提高了全系统氧提取率，正是上塔塔板数的大幅度增加，制取纯度99.9%甚至更高纯度的氮气和纯度99-5%以上的氧气产品再也不是什么难事！
     这里必须对回流比多讲几句，回流比和塔板数产品纯度是三个只有两个自由度的工艺参数！任意两个工艺参数决定了，那么第三个参数也就决定了！这里的塔板数是理论塔板数，产品纯度则分为高沸点产品纯度和低沸点产品纯度，而关于回流比则需要多讲几句，首先并不存在什么全精馏塔回流比，回流比分为低沸点组分回流比及对应的精馏段回流液气比和高沸点组分产品回流比及对应的提馏段回流气液比，在产品纯度(分为高沸点产品纯度和低沸点产品纯度)既定的情况下，回流比和塔板数存在严格的对应关系，即回流比越大需要的理论塔板数越少，而回流比越小则需要的理论塔板数越多！
: l8 B+ A" A& s0 i; s% u' a$ v    这里的回流比实际回流比最小回流比都是约定俗成的说法，在精馏段则是回流液气比实际回流液气比最小回流液气比，在提馏段则是回流气液比实际回流气液比最小回流气液比！而液气比则有明确的定义，是指精馏段塔顶回流液(空分塔就是液氮)摩尔数量和精馏段底部上升气摩尔数量之比值。而气液比则是提馏段底部上升气摩尔数量和提馏段顶部(精馏段底部)的下降液体数量之比值（如果精馏段和提馏段有气体液体进出，则回流比和塔板数需要分段计算。例如双塔流程的提馏段，空分塔底部至富氩馏分引出口是一段，富氩馏分引出口至富氧空气返回口是一段，富氧空气返回口至富氧液空入口为一段）。
    以上是关于回流比（分为高沸点组分回流比及低沸点组分回流比）及回流液气比和回流气液比的一些基本概念，是最基础也是最核心的内容！
     
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Sunqh

应该没有人对95%纯度的氧气“不屑”，我记得工业氧气纯度就是>=99.6%，95%是低纯度，低纯度氧气装置很少见。30多年前氧气纯度就是99.6%了，近20年来氧气纯度更升至99.8%，规整填料使用是一方面，内压缩流程普及是另一方面，内压缩流程上塔下部回流液多，氧纯度高，氩馏分中的氩含量也高。

上塔的塔板数不是可以无限制增加的，除投资成本外，液体输送也可能成为问题。同样多的理论塔板数，规整填料塔更高。

Yb2021

深冷空分教科书在关于精馏的基本核心概念上存在着非常严重的问题。