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[空分工艺] 外行学空分(239)一一回流比最小回流比的定义和计算(九)总结

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发表于 2022-11-21 08:18:03 来自 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 Yb2021 于 2023-1-11 08:59 编辑
7 u) M) a2 K1 u. a
- P. e. M3 |" c$ u1 ^: F   前帖对二元物系的标准常规精馏过程回流比最小回流比的定义和计算进行了简单的说明,下面着重总结一下三元物系精馏过程及双效精馏多热泵精馏的计算。
) G" O* f: U1 ]( x% W( `2 o    一,所有的三元物系的精馏过程必须分解为二元物系精馏过程的组合才能进行计算。一个二元物系的混合物可以采用标准常规精馏实现二元物系的精馏分离。但是一个三元物系混合物却不可能采用标准常规精馏实现三元物系的精馏分离。要实现三元物系混合物的精馏分离最少需要两个精馏塔。这就涉及三元物系混合物精馏组织方案的问题(二元物系的精馏分离也存在精馏组织问题,但仅限于标准常规精馏,双效精馏及多效精馏及单热泵及多热泵精馏,对于开式热泵精馏而言,则有三个根流程及多热泵技术的运用)。: f) b# w6 P) S" A- @
   以空气为例,空气是氧氩氮三元物系,在一个精馏塔(空分塔)不能实现氧氩氮三元物系的精馏分离,但由于氮是低价值的空分产品,空气中的氩含量又很低,因此如果空分塔按照氮氩一氧进行精馏组织,通过污氮气的排出(氩氮混合气),可以在空分塔顶底得到合格的氧氮气产品,这是一个特殊情况。
% ]8 _9 z$ U2 W- u: y4 O# a     三元物系的精馏组织有依次精馏的基本组织方案和基于隔板模型的优化组织方案。以空气这个氧氮氩三元物系为例。其基本的依次精馏组织方案有两个,一是先在第一个精馏塔中实现氧一氩氮精馏分离,在第一个精馏塔底部得到合格的氧气产品,在顶部得到氩氮混合气体。然后氩氮混合气体在第二个精馏塔中进行精馏分离,从第二个精馏塔顶底得到合格的氩氮气体产品。二是先在第一个精馏塔进行氮一氩氧精馏分离,在第一个精馏塔顶部得到合格的氮气产品,在底部得到氧氩混合气体,然后氧氩混合气体在第二个精馏塔中进行精馏分离得到合格的氧氩产品。  C$ y! n: ?( N+ i# d+ ]
    目前深冷空分实际采用的不是氧氮氩三元物系的基本依次精馏组织方案,而是基于隔板模型的优化精馏组织方案!是空分塔(主塔)加粗氩冷凝塔(侧塔)的精馏组织方案。其本质是两个精馏塔的优化组合方式,相对于基本的依次精馏组织方案更加紧凑更加节能!其中氩馏分引出口以下至空分塔(主塔)底部是氮氩一氧提馏段,与粗氩冷凝塔(氮氩一氧精馏段)构成一个完整的氮氩一氧精馏塔。氩馏分引出口以上至空分塔顶部则构成一个完整的氮一氩氧精馏塔。7 w) J1 r3 K: i3 n; W
   二,对于双效精馏及多热泵精馏其精馏计算和标准常规精馏过程的计算也有很大的不同,需要加以注意。简单地说,标准双效精馏过程中的高压塔和标准常规精馏过程基本一致,但也有不同的地方。双效精馏的高压塔也是一个完整的精馏塔,和标准常规精馏塔不同的是双效精馏的高压塔底部得到的是高低沸点组分的混合液体,而标准常规精馏塔底部得到的是合格的高沸点组分产品!双效精馏的低压塔(常压塔)相对于标准常规精馏塔则有很大的变化。一是它没有精馏原料入口,二是它有两个回流液,一是精馏塔顶部的低沸点组分回流液,二是精馏塔中部的高低沸点混合液体回流液!在进行精馏计算中,应该以高低沸点混合液体入口处为精馏塔提馏段和精馏段的分界处,以下至塔底是提馏段,以上至塔顶是精馏段。
8 v" m& y+ u2 M   至于开式热泵的双热泵及多热泵精馏,其精馏过程的计算和双效精馏及多效精馏本质上并无不同!' j: y# M4 A' X+ R* t
   当然以上只是简单的总结,实际的精馏计算过程比这个要复杂得多,但最基本的内容也就是这些了。' {8 A3 ?0 f* m: J' N" ?& X
   三,对于多元物系的精馏过程,除了以上的依次精馏及隔板塔模型组织方案外,还有一种在一个精馏塔中实现多元物系精馏的组织方案,所谓恩德伍德方程式就是描述这样精馏场景下的精馏计算。
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