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。2 z; O. y) O. Z4 A$ W" L# y$ q
) K2 _8 m/ u! p q% G; `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- v5 W' d# l- r) S
4 ~ f$ x+ x7 s& J
最大回流比时,此处气液相之间达到平衡,故有
# s9 }/ L! u5 N l4 P' lα=(0.1/((1*0.1+(x-1)*0.003)/x))/(0.9/((1*0.9+(x-1)*0.997)/x))=1.5
) O, }$ I9 K# g解出x=1.47
! E9 J3 \ y. @2 g5 y3 F此即上塔下部的最大回流比Rm。% v, y) Y/ D" g8 A0 c( v% W
0 k( z4 C* \+ y* x
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
% p. d0 u+ N9 Y+ c' N; MR=1.47*0.95=1.4: Q& `5 D1 Q: [& W5 G0 z
3 G" x; H0 j) y' d" i& i
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。
" v" q* U4 F; I6 G A# w$ U2 g* g: L5 S
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。
# A7 y+ N$ Z8 ~% n$ M1 { [4 B3 Q& L% W2 v4 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。
5 c( P X6 M, c0 M M3 A' a# c- b- `- h k
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:
/ ~) N7 U( n+ u0 h6 P8 q10000*3.3*1.29=42570: y: W1 [! ]; T# G6 p) w) H
2 c# V% V2 i3 e; P- c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%- E' W/ L; S) N- J! y
, Q3 w$ R7 g7 C' J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:* u* \# w* E4 q" `6 ~" X. c
42570*1.07=455504 g& I9 U. ]! q1 R6 r
$ s0 Y% A% o) U% W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。
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