外行学空分(197)一一古典单塔流程的新观点(二)

Yb2021

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   前帖说明了在氧氮二元物系条件下，古典单塔制氧流程相对于双塔流程制氧拥有10%左右的精馏能耗优势！其原因其实非常简单，就是双塔流程采用的一拖二热泵其供冷供热热泵效率比古典单塔制氧流程的直接热泵低20%左右！而古典单塔制氧流程虽然不是双热泵工艺方案，但精馏过程效率却和双塔流程差不多（精馏效率不但和单热泵及多热泵有关，也和产品纯度有关）。肯定会有人提出这样的问题，空气是氧氮氩三元物系，氧氮二元物系不能说明问题！现在就来看一看氧氮氩真实气体成分下的情况。氧气纯度仍是99.5%！
    空分塔在二元物系时，空分塔提馏段最小气液比是0.5，一般在0.53的气液比下运行(现在实际需要的气液比要低一些)计算进入下塔和进入主冷凝器的空气数量。真实空气三元组成时，空分塔（上塔）提馏段最小气液比为0.6，一般以0.66计算进入下塔或主冷凝器的空气数量。计算出的结果是双塔流程进入下塔空气数量要达到空气总量的85%，古典单塔制氧流程进入空分塔底部冷凝嚣的空气数量要达到空气总量的65%。双塔流程计算时，还需要考虑氧提取率！根据以上的数据简单计算可以得出，古典单塔制氧流程用于精馏的单位气氧单耗还是比双塔流程低5%左右（这是由于双塔流程在这样情况下，膨胀空气可以全部进入上塔参与精馏，氧提取率接近100%因而拉近了古典单塔制氧流程和双塔流程的差距）。肯定有人会提出这样一个问题，双塔流程可行利用富氧液空进行提氩，在这样情况下古典单塔制氧流程同样也可以用液空作为粗氩冷凝器的冷源实现提氩！当然这样的比较是很粗略的，例如古典单塔制氧流程的空压机出口压力由于阻力的存在实际上应该比4.0bαr要高一些，还有纯化器由于压力降低空气损失也会大一些等等。但是改变不了这个基本结论！古典单塔制氧流程最大的问题在于无法同时制取氮气，氧提取率只能达到65%-70%，这是可以解决的问题，但这个问题的解决不能以降低供冷供热热泵效率增加制氧单耗为代价！也就是说采用空气冷凝器中加塔板填料把液空分为液氮和富氧液空从而实现提高氧提取率实现氧氮完全分离并不合理。