本帖最后由 Sunqh 于 2020-9-28 20:51 编辑
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0 G' a. K2 m6 t& P+ n4 W3 [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。
$ L! P; H4 G) v2 n7 ]. Z
9 k Y, t. @% y/ ^* e7 ~; z+ {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。( _* j; V% e8 i$ {) Z- ]
P% L7 D# {. `" ]' \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:% s; o0 C2 V. I8 `
(0.78/x)/[0.22/(1-x)]=3.8/ r' x% C% I: M; s: Y/ u7 d7 ~
解出x=0.483
( g/ }! I# _/ _0.78/0.483=1.615
0 S+ d4 X9 O; i( I9 [即进料口以下液气比不能大于1.615。
2 G0 C6 c Y: z2 K5 B; \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
4 \. L1 L( e! K0 W; W0 Y2 Z, `- R) A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
, f% `6 B6 H% ~- c9 e4 @) Q分离空气量50000m3时,热泵空气量最少50000*0.644=32200m3
7 O6 r+ ^: E4 u& G
! I: i( u( ~* ?+ A* ~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:' p9 Q) M: R7 |6 ]) ~
(0.1/x)/[0.9/(1-x)]=1.5,解出x=0.069
' z7 @# v6 w. r9 u! e0.1/0.069=1.45
3 y2 |$ ^$ |* h& J/ G) I氧产量0.21,那么回流液体量>=1.45/(1.45-1)*0.21=0.6771 C! F4 B/ z; a4 b% r& \
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,
: Y; y7 E6 q7 r' ]& x热泵空气量>=0.677*1.29*50000=43667m3# G( W0 q( D! `0 I1 m2 h
# u( ]3 N8 m6 R/ v! Z
氮-氧分离与氩-氧分离相比,所需热泵空气量相差很大。, S% ~4 p; j) q9 H
! [* v& V# q. f5 \- C& \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…… |