本帖最后由 Sunqh 于 2020-11-3 16:33 编辑
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7 U. N3 p; P0 p, x( e$ o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。+ L, z0 I5 ` \. d2 x( o
2 }, I) f* h1 N' }& F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. G( h3 q- s/ V9 [
' E, j4 M( B/ v6 }) x) W" r
最大回流比时,此处气液相之间达到平衡,故有
/ ]5 F6 W( f9 N% g0 S/ \: jα=(0.1/((1*0.1+(x-1)*0.003)/x))/(0.9/((1*0.9+(x-1)*0.997)/x))=1.5
" I9 V0 [" y0 h/ b ` f, ~解出x=1.47
8 [. y# c0 Q/ [- N此即上塔下部的最大回流比Rm。
9 C- ]# O2 v. V2 T' o2 \/ _- Q' y$ U0 t& m
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* w/ J2 X7 M9 W. h. H
R=1.47*0.95=1.4
6 l5 _7 e# c$ K. O' w) L2 P4 z) j' _ F {" o, M* M2 Y
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。 ~3 M7 e, K% C9 D; p1 J# N' U
, X' b \% b! X
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。
0 R7 d1 F" j3 T6 a0 [& H5 x/ n; t0 } U
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。
1 g9 |, o6 q0 g
* W% ^0 U* e! Z, d8 R3 v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:
5 @" W# y' D$ o10000*3.3*1.29=42570
. B$ b' b' c. ?7 {% \* U2 i- f. j/ t% K) I) F4 y
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%: o& R1 K0 X, ]: U; c9 k
8 _ m( K4 {- w4 L, P
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: D+ I$ Q3 c! H1 M
42570*1.07=45550( G. W n$ C+ a
* n5 i$ G1 w$ ?3 ^9 p5 m+ _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。& B$ s- V% q* e5 I9 N O8 n- m
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