本帖最后由 Sunqh 于 2020-11-3 16:33 编辑
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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。5 A* z; z+ p" E4 E+ }* D
" ` b+ Q0 E& E" L- O6 Q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$ n f7 ]6 Z1 H$ `( b* A( l
" ?5 N9 u3 K7 P/ @# k% F2 M! D最大回流比时,此处气液相之间达到平衡,故有) H7 z# ?$ [" g0 @; X5 M! O3 M, U
α=(0.1/((1*0.1+(x-1)*0.003)/x))/(0.9/((1*0.9+(x-1)*0.997)/x))=1.5
8 p9 e u+ d' Y l解出x=1.47: G! x. J" Z: L9 n
此即上塔下部的最大回流比Rm。
7 j9 E, m2 I8 f6 p5 C* x+ G
5 G: ]. S, |3 {0 C% v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
* T! j* [% k4 n% v8 Y( SR=1.47*0.95=1.44 \/ K1 X- v0 c3 H. B* B
1 t/ i1 Q s' p: F
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。# L; J# Q: l" `3 n
8 a7 Z( Q( M4 d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。
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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。
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: H) _( R+ J9 B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:" x- v8 `3 n5 t
10000*3.3*1.29=42570
! a, @; l {9 Q: p5 ]. f$ g% y. D* W& x3 K2 R/ F9 @: G
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%
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) ?& G/ g s( a' ]: m$ b, z# L. [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:
o$ d, I3 u- L7 t4 u0 G8 u: c! h42570*1.07=45550+ ~/ q9 U8 D1 f: b7 g" m
2 |. @7 b) C9 z
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。& D; O/ L% w( d. S$ m1 S+ X9 a( J
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