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本帖最后由 Yb2021 于 2024-1-19 07:53 编辑
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! h1 |3 M. H$ I+ n3 ~, ] 在双塔流程的提氩讨论中,有专家提出一个问题,那就是无论是常规布局的粗氩精馏塔塔提氩流程还是开式热泵提氩流程相对于粗氩冷凝塔提氩流程都增加了一个提馏段,需要占用一定的理论塔板数(大约占用二十五块理论塔板数),这样精馏段的理论塔板数就要相应少,这样粗氩中的氧气含量就不可能达到指标,我必须老实承认,我这个外行确实在此之前没有认真考虑过这个问题,甚至于对粗氩中氧气含量指标也是不甚了了的。至于专家提出的问题,其实并不存在,采用粗氩精馏塔流程时,提馏段需要的理论塔板数并不以减少粗氩精馏段理论塔板数为代价。这一点只要稍加思考就会明白。
+ q) j' c/ V* }- M; E 但这不妨碍我思考这个问题,为什么在保证粗氩中氧含量指标下,粗氩精馏段(粗氩冷凝塔其实是双塔流程中的下塔是一样)需要200块(已经达到工程允许极限)理论塔板数!2 S' r4 p+ \, C8 w) V$ a
表面的原因可以列出几条,一是实际回流比偏小(实际上回流液气比不但不小反而很大接近1!),二是氧氩分离系数小,而且随着氩含量的升高,氧氩分离系数迅速下降,例如含氩10%时氧氩分离系数1,5,当氩含量25%时氧氩分离系数已经下降到1,3,而在氧含量小于1%时,氧氩分离系数已经下降到1,1!5 T! [& e4 m' m* O* u* U
氧氩分离系数小且随着氩含量升高而下降这是氧氩理化特性,是无法改变的事,但回流比是可以改变的啊,回流比升高则需要的理论塔板数相应减少,这是非常容易想到的,为什么不这么做呢?这个问题才是真问题。$ v5 @; Q, M$ y8 @, A! f* f
无论采用粗氩冷凝塔提氩流程还是粗氩精馏塔提氩流程提高精馏段液气比都受到富氧液空数量的限制,但开式热泵精馏提氩流程则无此限制(当然也不是可以任意提高,提高回流比就是提高能耗),应该是可以的,但是实际上是不可行的,这才是真正的问题所在!
: p* {* u2 \3 P% p3 y5 P 在给定产品纯度下,决定理论塔板数的因素实际上并不是实际液气比的大小而是实际液气比和最小回流液气比的比值大小,理论上如果在精馏过程中相对挥发度不发生变化,如果实际液气比大于最小液气比10%,高低沸点组分分离系数1.5左右,二十五块理论塔板数可以让低沸点产品中的高沸点组分含量下降一个数量级!通过计算可以发现以含氩10%的氩馏分作为精馏原料,精馏段最大液气比仅比最小液气比大不到1%左右,(最小液气比和实际液气比的定义和计算存在争议这是非常不应该的,但这是现况,无论怎么定义计算只影响数值对比值影响不大)实际液气比仅比最小液气比大0.7%,氧氩分离系数在1.1-1.5之间。粗略估算要达到粗氩气中的氧气含量低于1PPm需要的理论塔板数在200块左右。在采用单热泵工艺方案或标准常规冷凝器精馏塔工艺方案时,实际回流液气比受到最大液气比的限制,无法通过提高实际液气比的办法来减少粗氩冷凝塔或粗氩精馏塔精馏段需要的理论塔板数,这才真正的原因所在! _5 U7 F% I! ]; S" x" z
粗氩冷凝器当氩馏分中的氩含量10%,在恒摩尔流假定下计算出最小回流液气比为0.967!实际回流液气比在0.97左右,进一步提高实际回流液气比基本上没有空间,而且精馏能耗上升幅度巨大!回流液气比1对应低沸点组分产品回流比无限大! |
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