本帖最后由 Sunqh 于 2020-11-3 16:33 编辑
@" y+ e# n% S0 b1 s. J2 w% Q7 O: r
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。' k- W N! M% S: v
W. X; T( c: W9 E5 g7 Z
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
. X. ]0 f% o1 L9 Q |5 n) d% \% i5 L" B6 Q( {! I+ Q
最大回流比时,此处气液相之间达到平衡,故有
7 A o/ s" G, S' oα=(0.1/((1*0.1+(x-1)*0.003)/x))/(0.9/((1*0.9+(x-1)*0.997)/x))=1.5
* @8 R7 k, r, U( L+ S解出x=1.47) N. v+ c4 d; o& e1 E
此即上塔下部的最大回流比Rm。
2 y l. x3 r. H$ z- n6 _: Q9 V
6 ?2 N8 d8 e# h( f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 `: ]3 g) a& yR=1.47*0.95=1.42 @, X+ j9 ?% i7 U( k* P: `( c: u
( G/ S* U) C1 E7 H- V1 y
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。6 x, l0 h3 k4 C
- K O7 _6 U; V. ~4 ?7 i( T) b
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。- C) H/ S, h3 x
; l* _" n& Y- M: y) q) 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 V0 C! `! g4 Y0 e( C6 x8 L0 |
' P8 V9 r* K% C. B. g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:; s3 e/ o9 X5 Y
10000*3.3*1.29=425703 H8 V; P; K/ q0 t
$ g$ C% Q: B3 y+ J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%
6 P. k; }7 k" l- `: L* M) ]( i
* [# @( Y- q/ @, 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:
: P. G$ e Z( K: p; M0 n3 u42570*1.07=45550
3 P5 f Z, s6 K( U. A3 `/ r- o$ ]
$ N5 u: r+ H6 {$ K; v3 O6 w/ k+ N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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