第六章气体精馏原理及设备.pptVIP

该模型中流体力学部分的预测结果与不同操作条件下几种不同规整填料的实验（常压，测试物系为空气/水）结果吻合很好，传质部分的预测结果与大量的实验结果对比非常接近。但是，在加压下的预测结果和实验结果有较大误差[19]，这是由于SRP(II)模型中的一些常数是由0.05～4.14bar操作压力范围内的实验数据拟合得到的，而且在高压下填料层内存在严重的返混行为[20]。Gualito[21]对SRP(II)模型进行了部分修正，使得修正后的模型能够较好的与实验结果相吻合。关于流体力学部分，Gualito对干压降以及泛点压降进行了修正，同时在传质部分考虑了高压下流体返混行为的影响，对SRP模型中有效相界面积关联式中加了一个校正因子， Gualito模型的预测结果更接近于实验值 11、筛板塔的结构设计 常用流程 冶金系统常用 氧气外压缩 原料空气通过空气过滤系统、空气压缩机、预冷和纯化系统变成干燥洁净的工艺空气。 一部分工艺空气直接进入冷箱，在低压换热器中被冷却至接近露点温度，然后再送入压力塔底部。另一部分工艺空气进入冷箱内换热器冷却至一定温度后从中部抽出，进入气体膨胀机膨胀。装置产冷主要由透平膨胀机完成，膨胀后低压空气作为原料气进入低压塔中部。 在压力塔，空气经过预分离，在顶部得到纯氮气，底部得到富氧液空。 从低压塔顶部抽取液氮作为液氮产品送往贮槽。氮气经换热器复热后作为氮气产品。低压塔上部的污氮气经换热器复热后出冷箱，可送往前端预冷和纯化系统。 低压塔经最终分离精馏后在冷凝蒸发器底部得到纯液氧。从冷凝蒸发器处抽取部分液氧过冷后作为液氧产品送入贮槽。气氧则经主换热器复热出冷箱后，经过产品氧压缩机加压作为氧气产品送入管网。 常用流程 冶金系统 氧气内压缩 原料空气通过空气过滤系统、空气压缩机、预冷和纯化系统变成干燥洁净的工艺空气。 一部分工艺空气直接进入冷箱，在主换热器中被冷却至接近露点温度，然后再送入压力塔底部。另一部分工艺空气进入空气增压机进一步压缩后进入冷箱内主换热器，以便为内压缩产品提供加热气流，被冷却液化后经高压节流阀节流进入压力塔。 其中一股空气进入冷箱内换热器冷却至一定温度后从中部抽出，进入气体膨胀机,装置产冷主要由透平膨胀机完成，膨胀后空气进入压力塔或低压塔。 在压力塔内，空气经过预分离，在顶部得到纯氮气，底部得到富氧液空。 从低压塔顶部抽取液氮作为液氮产品送往贮槽。气氮经换热器复热后送出冷箱，作为氮气产品。低压塔上部的污氮气经换热器复热后出冷箱，可送往前端预冷和纯化系统。 在低压塔经最终分离精馏后在冷凝蒸发器底部得到纯液氧，从冷凝蒸发器处抽取部分液氧经过冷器过冷后作为液氧产品送入贮槽。其余液氧通过液氧泵加压至所需压力，经换热器气化复热后作为高压氧气产品。 逐板计算法的步骤 （三）最小理论塔板数 沿塔下流的液体和上升蒸气之比 称气液比，气液比对精馏过程和理论塔板数有直接影响。 图6-18 气液比的极限情况 最小汽液比 工作液气比 如图6-18所示，当氧、氮纯度已定，精馏段和提馏段两操作线的交点C的位置可以随气液比的不同在C1和C2之间移动。当交点愈偏向点C1，说明精馏段气液比愈小，塔板数则愈多，塔的高度和沿塔的流动阻力会增加。当交点达到点C1时，精馏段操作线的斜率为最小值。这种情况说明不平衡物流已达平衡状态，气液浓度不可能再发生变化，亦即精馏过程停止。当交点愈偏向点C2，表示气液比愈大，塔板数愈少。但由于所需流体量多，而且气液温差大，以致不可逆损失大，造成能量消耗大。当交点落在点C2，即操作线与对角线重合，此时精馏段的气液比为最大值达到1，在这种情况下物流浓度差最大，理论塔板数最少，能量消耗最大。 七、回馏比的选择 1、回馏比对精馏过程设备和操作费用的影响 A 增大回馏比（R）既增大了精馏段的气液比L/V，也增大了提馏段的气液V’/L’，两者均有利于精馏过程中的传质，此时达到分离要求所需所需的理论板少，设备的投资费用减少，但R增大使操作费用增加。 B 减少大回馏比（R）既降低了精馏段的气液比L/V，也降低了提馏段的气液比V’/L’，两者均不利于精馏过程中的传质，此时达到分离要求所需的理论板增加，设备的投资费用增加，但R减少使操作费用降低。 由上可见回馏比的选择是一个经济问题即在设备和操作费用之间作权衡。 理论塔板最小数可以利用45度对角线作为操作线在McCabe-Thiele图上求得，或使用Fenske-Underwood式求得: 当操作线的斜率接近1时，给定分离过程的理论塔板数达到最小，因为这时在塔底到塔顶之间取的步数最少。 最小理论塔板数 当顶部和底部产