本帖最后由 Sunqh 于 2020-11-3 16:33 编辑 ( H( v8 D% x3 B9 D- G! `6 Q; p1 S
) ?* [( P/ H. N" o( c+ ^
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。
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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
' b. ]2 f1 L3 c+ P
/ s* W$ V+ ^3 d9 D( \最大回流比时,此处气液相之间达到平衡,故有5 h" \; b4 f# ^' f b+ [+ }
α=(0.1/((1*0.1+(x-1)*0.003)/x))/(0.9/((1*0.9+(x-1)*0.997)/x))=1.5
& z* z0 {# v9 _0 z5 b' T! ]8 C解出x=1.47
( x; m+ z3 `, h; `; k8 y' h# _3 U此即上塔下部的最大回流比Rm。, i! N' W, _! ]
- [- h( W0 M* A/ s: O& I
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
n# X {! S, c- ?) d, KR=1.47*0.95=1.4
! q/ l0 O9 I6 R5 R
+ g+ @5 `( g s# A. _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。
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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。! Q% {- c% v$ d) b; U- K* s
0 s# Y* V8 I M2 M' m# S" d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。
+ ~5 v/ I: D! Z9 w5 M7 S) q
2 Y9 H# l s. ^) A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:
0 a" b! P9 g' ~/ y6 v' h$ `! u% ~10000*3.3*1.29=42570
: }+ a7 C. Q! r2 W( X/ b6 H
+ ]7 f7 {- P& }1 o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%9 u1 ~) @& ^; ?0 j8 m
$ _3 o! t5 X8 R# q8 o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:7 X! r' p1 G8 k( v6 u* l
42570*1.07=45550
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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。0 k: `" }1 ^1 O( j9 n
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