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本帖最后由 Yb2021 于 2024-1-19 08:06 编辑
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" ?, P* R. A0 h; [' n0 j( d4 } 我是一个空分的门外汉,对现实深冷空分中的提氩流程和氩气的技术指标不甚了了,于是乎在与专家讨论过程中发生了关公战秦琼的事,专家从现有粗氩冷凝塔流程角度不断对我的粗氩塔(包括提馏段的完整精馏塔)的氩馏分数量参数提出质疑,当然很快就消除了误会,专家最后指出采用粗氩塔提氩流程由于增加了提馏段需要占用一定的理论塔板数,这将导致精馏段理论塔板数不足,这是一个伪问题,只要稍加思考就会明白。0 q7 z2 R; F: N6 n) `8 s
现在我这个空分门外汉就对粗氩冷凝塔进行一下计算和分析,也许会有一些新鲜的认识和看法!5 y U3 N5 h# \5 M
粗氩冷凝塔其实和双塔流程的下塔原理一样,从这个角度来说下塔应该叫做氮气冷凝塔!空气在下塔中冷凝只能得到氮气总量的60%左右的液氮,其余氮气则在富氧液空中。粗氩冷凝塔和下塔一样进入粗氩冷凝塔的氩馏分(含氩10%)中只有部分(大约1/3)的氩产品引出,其余的氩则返回上塔,专家认为粗氩冷凝塔的氩提取率在33%左右!我现在就对粗氩冷凝塔进行一下计算,看看会有什么结果!
4 M5 T5 h' k# j9 ?* | 给定粗氩冷凝塔氩馏分处理量10000立方米,氩馏分含氩10%含氧90%(暂不考虑氮气的存在),与其平衡的液相组成为含氧93.1%含氩6,9%!氧的相变热是氩的1,081倍。
# X! n' w! i' V# U1 I; n: } 假定粗氩冷凝回流量为X,氩气产品数量为Y!则可以列出粗氩冷凝塔最小液气比下操作的物料平衡方程式如下(这种氩的提取率是最高的。
: u' Q) l! s8 Y) E9 f 10000*0,1十10000*0,9*1,081二X十Y $ V# |; y: O. H, M7 I
1000-Y二(6,6%/93,1%)X9000
5 E9 A" E6 ^1 o5 X 联解方程得Y二330,X二10400。% n4 b+ M2 K E3 e: v+ }; t1 i6 C
粗氩冷凝塔最小液气比为1.04最大液气比为1.073!最大液气比和最小液气比相差仅3%左右,粗氩冷凝塔的氩提取率最大只有33%!粗氩冷凝塔的实际氩提取率当然低于33%,实际上在30%以下,实际回流液气比仅比最小回流液气比大0.3%左右!而要提高粗氩冷凝塔氩提取率只有两个办法,一是增加粗氩冷凝塔的理论塔板数,从而在保证工艺氩气氧含量指标的前提下,降低实际回流液气比,从而提高氩提取率,但是现在粗氩冷凝塔的理论塔板数已经达到极限,这是不可行的!二是提高氩馏分中的氩含量及进入粗氩冷凝塔的氩馏分数量,这都不可能改变粗氩冷凝塔的实际氩提取率,但可以提高空分装置的氩提取率。但也非常困难,氩馏分中的氩含量决定于氧气产品纯度,氩馏分引出口至空分塔底部的实际回流气液比(决定于进入下塔的空气数量)及理论塔板数,任何改变都是非常困难代价巨大!4 O# A: A- K+ c7 d
粗氩冷凝塔的实际液气比只可能比最小液气比大0.3%!而且这要以降低氩提取率为代价!这就解释了为什么粗氩冷凝塔需要200块理论塔板数,按照以上的计算结果就可以理解为什么双塔流程的提氩,氩的提取率只能达到75%-85%%左右,为什么粗氩冷凝塔理论塔板数需要200块左右。
. g f; W" c F$ v- P# b! q; |5 b8 W 粗氩冷凝塔要制取含氧小于1PPM的工艺氩气,现在的工艺方案,则需要理论塔板数200块,这是氧氩理化特性所决定的,但粗氩冷凝塔只是一个冷凝塔,之所以设计操作均十分困难,那是另有原因的! |
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