本帖最后由 Sunqh 于 2020-9-28 20:51 编辑 . w Z. ]# Z6 m% P+ ]9 W
6 s4 b. N1 Y) Y$ d: a
95%与99.6%的区别不仅仅是塔板数问题,更主要是氮-氧精馏分离还是氩-氧分离的区别,氮-氧分离较容易,所需回流液少;氩-氧分离困难,需要更多回流液。
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8 \, k* S5 P3 F f3 P3 i空气中氩含量虽不到1%,但占上塔理论塔板总数40%的上塔下部是没有氮组分的,上塔有40%的填料是氩-氧分离。换言之,上塔氮-氧二元计算所需理论塔板数可以减少40%,而且所需回流液体量也大幅减少,但二元计算实际相当于没有进行氩-氧精馏分离,也就只能生产95%纯度的氧产品。
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' Y1 s+ H& u+ F4 a, [9 m, S5 p先估计氮-氧精馏分离所需回流液量。你的单塔进料按氮78%氧22%,氩与氧接近,归于氧气中。压力30kPa时,进料口处氮-氧相对挥发度大约3.8,设平衡液相中氮含量是x,那么氧含量是(1-x),立出相对挥发度计算式:* b0 c+ F& ]" b1 X+ U) d% Z
(0.78/x)/[0.22/(1-x)]=3.8
5 Q7 v/ J+ g; v$ O4 {解出x=0.483
3 \9 ?: l/ f: A0 O1 L" r( @- j0.78/0.483=1.615; j; x7 U% Y# |+ d* F
即进料口以下液气比不能大于1.615。4 o3 N, c: b7 }8 v, s
氧产量0.22,那么回流液体量不能小于1.615/(1.615-1)*0.22=0.58/ c! M6 G6 u% {- U6 h3 D
下塔空气潜热大约是上塔空气进料口处的0.9倍,所以需要的进下塔空气量比例大约是0.58/0.9=0.644
5 z" T9 k; u6 `/ {. {7 o分离空气量50000m3时,热泵空气量最少50000*0.644=32200m3( [4 J( o1 s" F' L0 r
9 O( c5 c6 o8 I+ n
再估计氩-氧精馏所需回流液量。假设上塔氮组分=0时,氩含量0.1,氧含量0.9,氩-氧相对挥发度1.5,设平衡液相中氩含量x,那么氧含量是(1-x),立出计算式:8 m# ?9 o; U8 O" r' Z# @+ s6 m. `
(0.1/x)/[0.9/(1-x)]=1.5,解出x=0.069' B9 o( i+ n2 s# W9 _6 {% s5 X3 D
0.1/0.069=1.45$ b! [! b) a0 [* N& l
氧产量0.21,那么回流液体量>=1.45/(1.45-1)*0.21=0.677
4 Z3 k" q$ F+ u: R* f5 A7 z- r6 t上塔下部气液相潜热是下塔空气的1.29倍,分离空气量50000m3时,' h1 ^7 L. B5 E" n
热泵空气量>=0.677*1.29*50000=43667m30 p' {; m, r; M% \2 R
% l, G8 E5 R' E) ?" P3 k& @) ?4 R6 u氮-氧分离与氩-氧分离相比,所需热泵空气量相差很大。/ R7 K) R' k' K; q! V4 G
" N+ }* b H6 g2 R7 ?空气循环指空气先降温,空气产品(氧气、氮气)又升温的过程。如林德循环、克劳特循环、卡皮查循环…… |