本帖最后由 Sunqh 于 2020-11-3 16:33 编辑 / }; z! j+ C( w, J
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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。
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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. G, `; S& E" p/ z# F& o
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最大回流比时,此处气液相之间达到平衡,故有
" Y) f) d/ i5 ?! f7 Jα=(0.1/((1*0.1+(x-1)*0.003)/x))/(0.9/((1*0.9+(x-1)*0.997)/x))=1.5
% ~- \; M, p& _4 K7 ]解出x=1.47
4 B# m/ I# V- R$ z7 G此即上塔下部的最大回流比Rm。, q+ h5 C* G1 o- x, ^2 O
- D- |) h. y! G6 J( ~& A! N; e4 g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4 E* C' P3 Y2 O( v# n/ X: v$ ^# t
R=1.47*0.95=1.4
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: |; K, c: W4 T; 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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* a/ k6 ^ B5 [7 J( q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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8 f; f% M$ e, e/ N: k# S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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4 G8 @& E! K! K& m8 i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 _! R1 h; h; t, Q/ J' @% G$ y/ U
10000*3.3*1.29=42570
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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%" y3 J) O9 Y& f0 R1 w
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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:- A3 c: O+ C% C) h* M
42570*1.07=45550
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7 n; Q8 g4 B7 Z1 A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。$ @+ X( P. a) a, ~, j3 S3 a \ ]' Y
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