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。
3 ]1 \+ [( U, ~1 Y9 V
Z' X6 w/ D% K& L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
, K8 f9 G/ J! S) X# B& R) j8 m$ J/ M# h9 J) L1 d* `
最大回流比时,此处气液相之间达到平衡,故有7 S* X& M' Z* P6 Z
α=(0.1/((1*0.1+(x-1)*0.003)/x))/(0.9/((1*0.9+(x-1)*0.997)/x))=1.53 ~ ^3 J( ?5 \& n& E6 L. [
解出x=1.47
( K6 W- V4 W# \8 L此即上塔下部的最大回流比Rm。
{7 j0 D7 G- j9 j) T) q* }9 ?
0 T. {9 X6 Z R$ t( g$ s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9 Y& U+ X Z3 S* E" e( Y2 _, N
R=1.47*0.95=1.4
9 A& P8 h/ \ Y' N8 }8 ~0 x$ R6 d7 m# G4 J# [, d1 N
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。' f9 x+ P* w ~
) d8 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。
. {+ F$ @% G# `( s9 i- j
9 H, J2 A& A% o$ |' K2 T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。6 D4 z; x* l) X: h/ t! Z4 r! e
9 R# O1 k" o- R `$ ^
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:
; O5 q8 ~5 e4 g. ~8 o8 _9 r10000*3.3*1.29=42570
( r+ X, W: K3 {
/ } R8 ]+ R- _! V! O7 d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%
( E8 m5 @. F) Q- G
& r, V+ u* v( |" }2 v, k" Z; ]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:
* f, P7 L9 E/ s0 \5 x42570*1.07=45550
- ^! D0 ~. q y! O C) C/ ]6 B7 \' u% _9 m$ U( n4 A0 X
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。+ R1 H3 S- a9 T) i6 a
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