外行学空分(148)一一双塔流程的提氩(五)

3 Q% e0 ?7 F1 c* ^8 F# I$ Y# r粗氩塔与下塔相似，以下塔为例说明。空气进下塔量V，出下塔富氧液空量L，送至上塔的纯液氮量是D，假定没有其他物料进出下塔(含主冷氮侧)了，是不是有L+D=V?

再以不包括主冷氮侧的下塔作为一个分析单元，出上塔顶的氮气量是V1，进上塔顶的液氮量是L1，那么对于下塔来说，进料有塔底的空气V和塔顶的液氮L1，出料有塔底的富氧液空L和塔顶的氮气量V1，进料是不是等于出料？V+L1=L+V1，即V1-L1=V-L=D

虽然由于氮潜热比氧小，越往上，气体流量越大，V1>V，但同时越往上回流液体流量也越大，L1>L，而所有同一层的V-L都是固定的，也就是V-L=V1-L1=V2-L2……=D，精馏计算中的物料平衡就是这样算的。还有某组分的物料平衡也是这么算的，如近似认为下塔顶氧含量是0，则下塔底进料空气中氧量=出料富氧液空中氧量，即V*0.2095=L*xO，这样xO=0.2095/(L/V)，具体L/V=0.55时，富氧液空中氧含量xO=0.2095/0.55=0.381
& P. K5 M/ v2 q* f! R
/ \7 Y# @0 u4 {2 R; ]: k& e7 I我这里的L和V是指同一层，不是你说的塔顶L和塔底V，只有同一层才有意义，比如中国的男女比例，目前的男人数/女人数，或秦朝时的男人数/女人数，如果是秦朝时的男人数/目前的女人数，那能说明什么？

4 U( P6 H9 ~% m( l: B你只要想一下净流量，在下塔上升气体与下降液体流向相反，往上的净流量就是两者之差V-L，显然净流量V-L是不会变化的，因为对于你划分的任意单元来说，进料都恒等于出料。
9 H( {% t; v1 W
) O' t0 N% q. C# j4 m- C& ~" @V1-L1=V2-L2=V3-L3……=D，精馏塔逐层塔板法计算时要用到的最基本的物料平衡(M)，尤总竟然不知道！只能说明尤总不曾作过精馏塔逐层塔板法计算！但能考进中科大，理解这种简单问题还不容易吗？盲点？

  先生的意思我完全理解，如果高低沸点组分的气液交换是1比1，那么无论是上升气还是回流液都是不变的，无论同截面气液比还是精馏段顶部的回流液数量和精馏段底部的上升气数量之比，其数值都是一样的。先生曾经认为是这样的，我们就此进行了讨论，现在我们的一些分岐消除了，即我们都已经认识到精馏段上升气在上升过程中数量是不断增加的而回流液在下降过程中数量是不断减少的。这就有讲究了，我的观点很明确，液气比是精馏段顶部的回流液数量和精馏段底部的上升气数量之比！
2 [3 H7 E/ z8 [# Y4 f" w5 l   我曾经和先生讨论下塔的回流比，我的结果是最小液气比0,58对应富氧液空氧含量42%，实际液气比0,64对应富氧液空氧含量38%！先生认为应以精馏段底部同截面液气比为准，最小液气比0,52，实际液气比0,55，其中最小液气比先生应该计算错误，应该小于0,5请先生复核一下，如果如此则下塔的实际液气比都是比最小液气比大10%，现在在讨论粗氩冷凝塔时，先生似乎又认为液气比应该是塔顶同截面液气比，至于任意同截面液气，比喻很生动，但不具说服力！还是请先生再思考一下，虽然实际意义不大，但还是要有个讲法才是正理。

假设某二元组分A和B，其中A潜热是B的2倍，即每冷凝1个A分子，对应有2个B分子蒸发。
2 A+ a6 j8 C% c" r
# k  a6 N1 c/ s7 n0 S6 [. G塔底饱和气相进料组分是20%A+80%B，流量是1，塔顶气相100%B进冷凝器冷凝后，抽出流量0.4，其余返塔作为回流液，塔底抽出液体量W。

  C4 S, a5 e& S$ X3 o: l' A$ W- t根据物料平衡，进塔流量=出塔流量，1=0.4+W，所以塔底抽出液体量是0.6

7 {% `  n' B, h" p  M+ D9 hA组分物料平衡，1*0.2=0.6*x，所以x=0.2/0.6=1/3，即塔底回流液中，1/3是A组分，2/3是B组分，其中B分子数是0.6*2/3=0.4个单位。
, W& |4 N5 x6 G
进料气相中总共冷凝了0.2单位的A分子，相应回流液相中应该蒸发了0.4单位的B分子，塔底回流液中B分子数是0.4单位，精馏过程中蒸发了0.4单位的B分子，所以塔顶回流液中的B分子数是0.8单位，塔顶是100%B，故塔顶回流液量就是0.8
: ^# I; f/ w" E+ C
上升气体中减少了0.2单位的A分子，增加了0.4单位的B分子，上升至塔顶时，分子数净增加0.4-0.2=0.2单位，所以塔顶气体流量是1.2

5 ^, p, V: H" H8 l  M9 U0 _我们看，虽然上升气流量和回流液量都在变化，但塔底V-L=1-0.6=0.4，塔顶V-L=1.2-0.8=0.4，两者之差V-L完全相等，都是塔顶冷凝后抽出量0.4。
; {) u& o6 }& v( D! b  ~+ P3 o

学习一下。