外行学空分(81)一一双塔流程可成为绝对主流的深冷空分流程的具体原因是什么(三)？

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   以空气为循环工质的开式热泵供冷供热精馏流程确实是比较容易想到的流程(当时热泵精馏的理论和实践还完全没有出现)，所以在深冷空分历史上首先得到工业化运用的是古典单塔流程。古典单塔流程的缺点非常突出，那就是氧氮提取率低只有60%-70%，所以很快就被后起的双塔流程取代了，在深冷空分教科书中双塔流程又被称为双效精馏流程。空分教科书中的这个说法是否正确呢？有道理但不正确！二元物系的标准精馏工艺方案如下，精馏原料经与精馏产品换热后送入常压精馏塔中部，精馏塔底设置再沸器用蒸汽加热使常压精馏塔内的高沸点产品气化，一部分作为上升气，末气化高沸点液体作为产品引出，精馏塔顶部设置冷凝器用冷却水冷却使精馏塔顶部的低沸点气体液化作为回流液。精馏塔为精馏原料入口为界，以下至塔底是提馏段，以上至塔顶是精馏段。
% B8 b/ A3 m7 ^/ r) V) d8 g    常规精馏的蒸汽冷却水消耗很大，特别是二元物系沸点接近分离系数很小时更加突出。为了节约精馏过程的蒸汽冷却水的消耗，又发展出了双效及多效精馏技术，其中的双效精馏确实和深冷空分中双塔流程非常接近，但却有一个根本的区别，那就是双效精馏只是降低了蒸汽冷却水消耗，而深冷空分的双塔流程却是完全自热精馏流程！当然在热泵精馏理论出现之前，把双塔流程称为双效精馏流程是最贴切最接近的。
; w! p6 {/ e, H3 O  j" l  目前双塔流程的空压机出口压力是以下塔压力为下限，综合考虑阻力冷量等因素而决定的，但这种状况其实只有几十年的历史，是变压变温吸附纯化技术在深冷空分得到运用以后才出现的，而在此之前，空气的纯化是采用所谓的冻结法，为了保证蓄冷器的清除效果，需要空压机的出囗压力高于某个最低压力，这个最低压力大大高于双塔流程的下塔压力，在这个工程条件的硬约束下，相对于其它开式热泵供冷供热精馏流程双塔流程都拥有相对于其它流程无可比拟的优势，遂成为了深冷空分绝对主流的流程，以至于几十年前变压变温纯化技术出现后，导致双塔流程成为绝对主流流程的工程约束条件事实上已经解除，但人们的观念已经固化路径依赖已经形成，深冷空分教科书中论证单级精馏塔无法实现氧氮二元物系完全分离只有双塔流程可以实现氧氮完全分离这样在对精馏理论和实践稍有了解的人看来匪夷所思的结论也无人敢于质疑，这该怎么说呢？
    事实上空分装置是空气开式热泵一膨胀制冷液化和空气开式热泵精馏的联合装置，而空气开式热泵一膨胀制冷液化和空气开式热泵精馏的过程对正流空气压力的要求是不同的，其中空气开式热泵一膨胀制冷液化中用于液化的正流空气压力在实际工程条件下达到38bar（空气临界压力）才是最优化效率最高的，毫无疑问所谓全低压工艺方案无法满足以上的要求，导致双塔流程及新单塔流程标准工艺方案中空气开式热泵一膨胀制冷液化效率极低。这个问题后面将进行详细的讨论。这其实也是空分装置能耗核算无法达成共识的最重要原因。

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  热泵精馏理论和实践滞后于深冷空分理论和实践也是双塔流程成了一百多年以来绝对主流流程的一个非常重要的原因