外行学空分（233）一一回流比及最小回流比的定义和计算（7）

Yb2021

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) Q  x, p4 h# q3 {: Z/ `   在关于提氩问题的讨论中，我们曾经指出无论是富氧空气从氩馏分引出口以上一块理论塔板数处返回上塔还是从富氧液空入口处以下一块理论塔板数处返回上塔从精馏组织的角度而言都是极为不合理的，但并没有就此展开详细的讨论，现在我们认真地讨论一下这个问题，因为这虽然是一个细节问题，却是极为重要的。
3 Q) g7 m9 G+ w2 ~: A8 c" p: p    为了简化讨论过程。我们仍然以处理标准状态干空气50000NM3每小时的空分装置为例，假定双塔流程的空气全部进入下塔，富氧液空中的氧氩含量40%，在粗氩冷凝塔未投运之前，富氧液空入口处至上塔底部的实际回流气液比为0.66，氮一氩氧提馏段最小回流气液比为0.49，氮氩一氧提馏段最小回流气液比0.63！两个数据均已根据氮，氩氧相变热数据进行了修正。则富氧液空至上塔底部氮一氩氧提馏段的实际回流气液比比最小回流气液比大30%以上！富氧液空入口处对应气相中的氧氩含量达到25%-26%（富氧液空入口处对应气相中的氧氩含量并不与富氧液空处于气液平衡状态，而与进入下塔的空气数量比例相关，当空气进入下塔数量的85%时，对应气相中的氧氩含量21%-22%，当空气全部进入下塔时，对应气相中的氧含量25%-26%）！而富氧液空入口处以下1.3块理论塔板数处的气相中的氧氩含量40%！如果静态地考虑问题，那么粗氩冷凝塔投运后，富氧空气从富氧液空入口处以下一块理论塔板数左右处返回上塔参与提馏就非常合理！但是粗氩冷凝塔投运后，氩馏分引出口至富氧液空入口处的实际回流气液比从0.66降低至0.53左右，相应的气相中的氧氩含量40%的位置就从富氧液空入口处以下1.3块理论塔板数处退至富氧液空入口处以下3-4块理论塔板数处，如果富氧空气仍从富氧液空入口处以下一块理论塔板数处返回上塔参与提馏，不就成了刻舟求剑了！
5 Q5 g, W6 x( @1 `$ \: q: ~, F1 }   现在我们讨论一下富氧液空入口处至富氧空气返回口这一提馏段的最小回流气液比和实际回流气液比。设富氧液空下降液数量为Y，富氧空气上升气数量为X，与富氧空气平衡的液相氮含量70%，氧氩含量30%！根据最小回流气液比的定义，0.4Y+（0.6Y-0.3X）/1.22=0.7X，求出x/y=0.95左右。而粗氩冷凝塔投运后，富氧液空入口处至富氧空气返回口的实际回流气液比在1.05左右，比最小回流气液比大10%，富氧空气入口处至富氧液空入口处需要理论塔板数3-4块！这样情况下富氧液空入口处对应气相中的氧氩含量为20%-21%，低于粗氩冷凝塔投运前的25%--26%（当粗氩冷凝塔投用后，随着粗氩冷凝塔负荷提高，送粗氩冷凝器的富氧液空数量增加，富氧液空入口处至富氧空气返回口之间回流气液比保持不变，富氧液空入口处对应气相中的氧含量降低，但当粗氩冷凝塔负荷超过某个特定负荷，富氧液空入口处对应气相中的氧含量转而升高），这其实是粗氩冷凝塔投运后，空分装置氧提取率升高的原因！
   现在我们讨论一下富氧空气从富氧液空入口处以下一块理论塔板数处返回上塔参与提馏出现的情况（至于富氧空气从氩馏分引出口以上一块理论塔板数处返回上塔的情况前面已经讨论过了，就不再重复了！），首先富氧液空入口处对应的气相中的氧氩含量由于理论塔板数的不足将会提高，这将降低全空分装置的氧提取率，如果要保持氧提取率水平不变，则需要增加污氮气引出口至富氧液空入口处的理论塔板数！这是得不偿失的！其次由于理论塔板数的不足，富氧空气对应的下降液中的氮含量也不可能达到30%的平衡状态，而是高于30%，并没有降低氩馏分中的氮气含量（实际上会升高）。这就是不按照规律进行精馏组织必须付出的代价。