外行学空分(177)一一古典单塔流程制氮和新单塔流程的制氮

Yb2021

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      古典的空分流程共有三个，一是可以同时制取氧气和氮气的双塔流程，这是目前绝对主流的空分流程，二是古典单塔制氧流程，三是古典单塔制氮流程。
8 u0 D8 J' [) C5 B, L' C9 _4 O    现在讲一讲和古典单塔制氮流程相对应的新单塔流程的制氮流程。古典单塔制氮流程的运用案例非常少见，一是双塔流程可以极低成本付产氮气产品。二是即使不适用双塔流程付产氮气产品，运用古典单塔制氮流程制氮和碳分子筛变压吸附法制氮相比也没有太大的市场竞争力！只有一种情况下，才会用到古典单塔制氮流程，那就是需要液氮产品或高纯氮气产品但又不需要其它空分产品的情况下。
    古典单塔制氮流程实际上是一个空气部分冷凝塔，因为冷凝塔是压力塔，一般情况下不能采用规整填料而只能采用板式塔，理论塔板数一般在45块左右，因此氮气产品纯度和氮气提取率之间存在极为尖锐的矛盾，同时也不适宜于运用内压缩工艺方案，如果希望从空分装置直接得到压力氮气产品，那么只能通过提高制氮塔压力，而制氮塔压力的提高又会让氮气产品纯度和氮气产品纯度和矛盾更加尖锐！也不适宜制取液氮，制取液氮也会进一步降低氮气提取率。
    新单塔流程制氮工艺方案和新单塔流程同时制取氧氮气的工艺方案并无重大的不同，只是需要对工艺参数进行较大的调整。现在以处理干空气50000NM3，制取38000NM3氮气为例说明如下。
7 l% O3 b/ W9 _7 z% R4 ~4 S   标准状态干空气50000NM3经两段压缩至4.3bar，纯化后压4.2bar，其中5000NM3压力空气在增压机增压至38bar，在主换热器与返流气换热后节流减压进入设置在空分塔底部的压力空气冷凝器中，其中40000NM3经涡轮增压在主换热器换热后进入膨胀机膨胀制冷后进入制氮塔参与精馏。另外8000NM3压力空气在主换热器换热后进入设置在制氮塔底部的空气冷凝器中冷凝为液空，过冷后送至制氮塔中部作为回流液，从制氮塔顶部引出氮气64000NM3，与液氮液空换热使液氮液空过冷后进入主换热器复热至常温，其中34000NM3作为产品氮气，其余30000NM3压缩至5.4bar，在主换热器换热后进入设置在制氮塔制氮塔底部的压力氮气冷凝器中冷凝为液氮，其中引出液氮4000NM3，其舍过冷后送至制氮塔顶部作为回流液。从制氮塔底部引出含氮约10%，含氩的4%，含氧约85%的氧气在主换热器换热后作为纯化器再生气。空压机压缩功耗3000KWh，氮压机压缩功耗1900kWh，压力空气增压机压缩功耗400KWh，液氮产品4000立方米，液氮产品扣除3200KWh，单位氮气能耗0.055KWh！如果加上外压缩至3bar的压缩功耗，则与古典单塔制氮对应的单位压力（3bar）氮气能耗0.095kWh！
9 [$ v# X  A; P! m% e   古典单塔制氮流程，空压机出口压力4.2bar，氮气提取率60%，空压机功耗3000KWh，液氮数量200NM3，单位氮气（压力3bar）能耗0.120KWh。
8 u# F' d# O$ y# e    新单塔流程制氮工艺方案非常适宜采用内压缩工艺方案及制取高比例液氮产品，具体方案就不细述了！