“空气精馏工艺方案中的空分塔液空入口处对应的气相中的氧氩比例是20比1!污氮气引出口至液空入口处的氮一氩氧精馏段,氧氩含量都是单调下降的,只不过由于氧氮分离系数大于氮氩分离系数,氧的下降速度相对于氩而言要快而已!液空入口处对应气相中的氧含量约为7%,氩含量0.35%,污氮气中的氧含量1%,如果氧氩比为20则氩含量0.05%!实际上氧氩比不是20而是10左右(估算),那么污氮气中的氩含量0.1%!”
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你不会精馏计算和精馏参数分析,只是习惯于张口就来。就依你液空进料口处气相中氧含量7%,氩含量0.35%,回流液与进料液空相同,即氧20.95%,氩0.93%,那么往上一块理论塔板之上气相中的氧氩含量分别是多少呢?
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首先可以计算出,此处氮-氧相对挥发度αNO约为3.6,氩-氧相对挥发度αAO约为1.4,设上一块理论塔板上气相中氧含量是yO,氩含量是yA,则氮含量就是1-yO-yA,立出两个方程:
3 h! \$ _0 b- B" iαNO=(yN/xN)/(yO/xO)= ((1-yO-yA)/(1-0.2095-0.0093))/(yO/0.2095)=3.6& L) a* g9 \+ s0 \8 u: z
αAO=(yA/xA)/(yO/xO)= (yA/0.0093)/(yO/0.2095)=1.4' k( f& h% `" m7 H% z
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解以上方程组,可得,yO=0.069,yA=0.0043=0.43%3 J: [& u0 C9 J) _' l8 c
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由此可见,往上一块理论塔板之上的气相组成,氧含量确实是减少的,但氩含量却是增加的,由0.35%增加至0.43%了,氩含量并不是单调减少,往往是先增加再减少。/ h% w! @) ]% j, T1 S2 O, P
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实际上,上塔精馏段与下塔类似,下塔底空气进料中氧含量虽然是氩含量的22.5倍,但下塔顶氮气中的氩含量却是氧含量的100倍左右,基本上每上升一块理论板,氩-氧含量之比都会增大1.23倍左右,下塔38块理论板,所以下塔顶氮气和液氮中氩含量大约是其中氧含量的0.0093/0.2095*1.23^38=116倍,这个估计与实际是比较接近的。& E6 ~- F9 i. X, ^
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可以证明,上塔精馏段理论塔板数越多,氮气产品和污氮中氧含量越低,则其中氩-氧之比越大,一般氮气中的氩含量都是其中氧含量的几十到100多倍,ppb级高纯氮中氩-氧含量之比在1000倍以上。
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