外行学空分(205)一一深冷压缩和复热常温压缩（五）。

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    关于深冷绝热压缩的有效能效率，毫无疑问就是深冷压缩过程的绝热效率，这一点不容质疑！但除了深冷压缩过程有效能效率外还有深冷压缩的系统有效能效率（过程是最小的系统，当然也可以计算系统有效能效率），两者之间是不同的，需要严格加以区分。以下的计算实际上是系统有效能效率或称目标有效能效率。系统有效能效率则有两个定义，具体可以学习一下国家标准能量系统有效能效率分析技术导则，并认真理解两个定义之间是区别，其中第一个有效能效率实际上是有效能投入产出率！而第二个有效能效率一一目标有效能效率才是适用于能量有效能效率分析的有效能效率。
    环境温度300K，深冷气体温度100K，等温压缩效率100%等温压缩至压力P，功耗100Kwn。深冷气体得到的压力有效能(压力能)300Kwh，同时需要输出温度100K的热量（焓增）100Kwh，相当于输入有效能(冷能)200Kwh。
    环境温度300K，深冷气体温度100K，绝热效率100%绝热压缩至压力P（这个过程在实际上是不可能的，只是虚拟过程），功耗120Kwh，压缩终点温度140K，深冷气体得到的压力有效能300Kwh，冷损(焓增）120Kwh，冷损损失冷能180Kwh，深冷气体得到的有效能(得到的压力能减去焓增（冷损）导致的冷能减少)120Kwh。
0 K1 K# m3 }: P) \& a   环境温度300K，深冷气体温度100K，绝热效率80%绝热压缩至压力P，压缩实际功耗150Kwh，压缩终点温度140K，深冷气体得到的压力有效能300Kwh，冷量（焓增）损失冷能225Kwh，深冷气体得到的有效能75Kwh，其目标有效能效率（系统有效能效率）为300/150+225=80%，系统有效能效率与过程有效能效率（绝热效率）完全一致！而不是75/150=50%！至于系统（分系统）有效能效率的定义和计算请参阅相关的帖子。也可以学习一下国家标准能量系统有效能分析技术导则中的目标有效能效率的定义及计算公式。
) N& B/ L0 }) T2 Q+ ]    按照以上的数据，可以计算出，等温效率100%深冷等温压缩有效能投入产出率100%！绝热效率100%深冷压缩有效能投入产出率100%。绝热效率80%深冷压缩有效能投入产出率60%。但有效能投入产出率既不是过程有效能效率（绝热效率）也不是系统目标有效能效率！
3 U2 t6 T6 D! j7 {       下面讨论一下深冷压缩在什么样的情况下相对于复热常温压缩是有利的。
$ R# K! X+ `5 ?   深冷压缩一方面降低了压缩功耗，另一方面形成冷量冷能损失，这个冷损需要通过增加膨胀机制冷加以消除或者减少液体产品数量。当压缩功耗的减小值小于膨胀机制冷增加的压缩功耗时，深冷压缩不利应当采用复热常温压缩！当压缩功耗减小值大于膨胀机制冷增加的压缩功耗时，深冷压缩有利！
     根据以上的数据，绝热效率80%时深冷压缩功耗150Kwh，冷损损失冷能225Kwh，复热常温压缩功耗450Kwh，压缩功耗减小值300Kwh，当膨胀机制冷效率50%时，要消除冷损需要增加膨胀机制冷压缩功耗420Kwh！420+150=570，大于450深冷压缩不利，应该采用复热常温压缩。
* a1 I' ~/ J" `. ]9 k     但是复热常温压缩存在正返流阻力损失和热端温差冷损损失，这个损失随着压缩比的减小而放大。以压缩比2为例，深冷压缩的压缩比实际上要比复热常温压缩低15%-20%，再考虑复热常温压缩的热端温差损失及复热常温压缩需要的换热器工程造价，压缩比在2以下时，深冷压缩是有利的。可以以深冷压缩功耗的3,5-4倍计算能耗。另外深冷压缩一般复热至正流气体沸点以上（大约在100k左右）深冷压缩，其复热过程给空分装置带入冷能，提高了正流压力气体的带液量。如果考虑这个因素，则在100k温度深冷空分以深冷压缩功耗的3倍计算能耗更加合理。
   为什么假设膨胀制冷的效率50%呢？因为在采用深冷压缩时，需要通过增加膨胀机进口压力提高温膨胀机制冷量，这个时候正返流阻力损失及膨胀机制扩大管阻力损失均不影响这个增量膨胀制冷的效率。在空压机涡轮增压机等温效率70%，膨胀机绝热效率85%时，膨胀机进口温度100K左右，膨胀制冷的效率就是50%，和同样设备性能参数下极限膨胀制冷效率一致！
; w- x2 q" F; S, j- E    过程是最小的系统，系统由一个或数个过程组合而成，过程有效能效率可以检验系统有效能效率计算公式是否正确！如果按照系统有效能效率计算公式计算出的有效能效率和过程有效能效率（例如绝热压缩的绝热效率）不一致，则系统有效能效率计算公式不正确！而不是相反，以不正确的系统有效能效率计算公式计算出的结果，质疑过程有效能效率！

尤总既不了解空分，也没有理解热泵精馏，只是用“拉郎配”的方式将两者强行结合在一起，哪有成功的可能？

热泵精馏比较适合于操作温度100℃~200℃左右的精馏塔，且要求塔顶和塔底温差不大，比如<36℃，这是网上的说法。但我认为这个温差说法有点问题，压缩功与绝对温度T成正比，塔顶塔底温差应看相对温度，两个绝对温度之比，T底/T顶，大于1.1就基本上不适合了。尤总再三说过液氮和液氧蒸发温度接近，一个是-196℃，另一个是-183℃，只有13℃，相差小。但如果看相对温度，那就是90/77=1.17，很大了。所以说，至少上塔采用直接热泵式精馏方法并不适合，压缩比很大。至于粗氩塔，氩与氧的蒸发温度差确实较小，压缩比也不大。但无论是低温增压还是复热常温压缩，都有不可忽视的额外损失，这就决定了尤总提出的这个方法根本行不通。

尤总的这个方法正如到月球上放羊，但是羊要吃草，要喝水，更要呼吸氧气，而月球上这三样都没有，不事先了解这些，只是大胆提出到月球上放羊，羊上去了哪能成活？

尤总自诩为将热泵精馏引入空分第一人，但我大约30年前就看到过空分热泵精馏方面的文章，初看有点新奇，实际经不起推敲。以前有提出空分热泵精馏的，现在尤总又提出了，可以肯定的是，以后还会有人自以为是空分热泵精馏的首创者。说得好听点是“前仆后继”，实际不过一个个掉坑里罢了。
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# `6 `3 l0 t* S  C3 A: _; i尤氏单塔的惟一优点只有塔高降低(双塔流程只要加个循环泵也能降低塔高)，其他能耗和设备投资等方面，尤氏单塔都比目前正常的双塔流程差很多，完全不是一个级别的。开空如果为尤总“示范工程”，必定在行业内闹笑话。

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你的厦大论证报告是二元14%，不是三元。你哪里看来的进下塔空气数量只需要60%？我从来都是认为二元计算或生产95%氧气时，膨胀空气进上塔25%~30%，2020年我发表的一篇文章中也有“最大可能接近加工空气量的30%”的说法。

' _! ]& Q- R5 P1 c内压缩流程的上下塔有21%贫液空加入后，最小回流比减小，所需进下塔空气量也减少，但估计也要65%或更多。

江总工的文章

《深冷技术》1999年第4期第13页，原中国空分公司总工程师江楚标的文章。江总工的文章中同时有“空压机效率比氧压机高9%~10%”、“内压缩流程能耗高3%~7%”的说法。

   先生是深冷空分专家，但是关于内压缩先生似乎有此外行了，当然先生是真的外行还是为了抬杠而故意无视事实我就不妄加猜测了！先生认为内压缩流程用于液化的运气数量是内压缩氧气的1,3倍，空气压力是内压缩氧气压力的2,3倍！用于液化的空气数量是对于的，用于液化的空气压力一定要大于等于内压缩氧气压力的2,3倍？这是正常普遍的情况？还是个别的情况？我不否认先生讲的情况是存在的，但更普遍的情况难道不是用于液化的空气压力略低于内压缩氧气压力。当然这样情况下内压缩氧气的压力能就不可能全部液化空气的压力能，而有很大一部分来自冷能压力能的转换。先生为了坚持冷能转换压力能是聋子拉二胡，瞎子放羊是不正常的，连基本事实都可以选择性地无视吗？至于讲到膨胀空气进入上塔的数量是40%还是14%，先生认为太随意了，是我太随意了，还是先生没有看清楚上下文？40%是氧氮二元分析的情况，14%是氧氮氩三元分析提氩的情况，至于先生讲二元分析时膨胀空气只能达到30%，我想太健忘了，我们不是反复讨论过这个问题了吗？先生不是坚决认为二元分析时双塔流程进入下塔的空气数量只需要达到空气总量的60%，40%的空气可以用于膨胀机制冷，不会影响氧提取率，我接受了先生的意见，先生现在反过来又说二元分析时，进入下塔的空气数量要达到空气总量的70%，用于膨胀机制冷的空气只能占空气总量的30%，我该相信先生的那一个看法是先生的本意。至于先生问40%空气用于膨胀机制冷时，能达到多少，难道不是问道于盲？

内压缩流程中汽化液氧的高压空气量，一般认为是氧气量的1.3倍左右，而空气压力是氧气压力的2.3倍左右，流量和压力都升高，增压机功率当然比氧压机大。
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; k7 V3 [7 ~2 M  J/ e! ?先增压再降温才是正常的，复热压缩再降温和低温增压都不好。
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尤总说生产95%氧气时，进上塔膨胀空气量可以达到40%，这不对，正确是小于30%，有最小回流比限制。厦大报告中双塔流程实际也是生产95%氧气(二元99.5%就是三元95%)，但尤总膨胀空气量取值只有14%，40%与14%，这也太随意了，如果照尤总的40%，那液氧量能增加到多少？

名者实之宾也，我说的有效能效率就是你说的投入产出率，这个无关紧要，尤总尤彪名虽不同，实际是同一个人。

关于深冷绝热压缩的有效能效率，肯定与压比有关，压比越小，效率越低，应该是尤总贵人多忘事了。你说的深冷等温压缩效率计算是对的，100*300/100-100*(300/100-1)=100。

内压缩本身并不节能，但是也有几点好处：
7 H  X5 q: i/ F3 l) u1、        回流液空多液氮少，正好与氩氧分离需要回流液多而氮氧分离需要回流液少相适应，精馏塔各段回流液分布更趋合理；
. v# ~# ~% Y4 s9 @* j, X# P6 Z0 \2、        氧压机价格很贵，安全性差；
3、        以空气压缩代替氧气压缩，空气增压机效率比氧压机高；
3 d" ]- _7 @) B6 g/ G4、        主冷安全性好；
7 A6 h0 l) A7 h# A7 f/ G" D" Q" I) ?5、        空分要生产大量液体产品时，主换热器中必须有大量空气液化才行，正好液氧在主换热器中的蒸发可以给主换热器提供冷量，所以内压缩流程适合生产更多液体产品。

但是尽管有以上几点好处，同一家空分公司生产的外压缩和内压缩空分，在机器配置的档次相同时，至少在气体工况下，一般内压缩流程的能耗是要高一些的。全低压外压缩受进上塔膨胀空气量限制，确实不适合生产更多液体产品。当然你也可以说在气体工况下，内压缩的优势没有发挥出来。
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4 I  o' Q9 }; P  Z/ c: C0 l6 }我举的瞎子聋子例子，是说瞎子拉二胡，聋子放羊，两个比较各有优势，但是他们要去跟正常人比较，那就说不上优势了。尤氏单塔中的深冷压缩与复热常温压缩比较，两者也是各有千秋，但是要跟先常温压缩再换热降温的正常方法比较，那就困难了。
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2 W+ [' c) z6 z4 `0 t9 T* ?0 o尤总想得多，但是错漏也太多，特别是计算方面的。

既然先生又讲到气氧实际液化功0,5Kwh每标准立方米液氧，我就多说两句，由法液空设计当时世界上最大的空分装置(湛江)法液空给出的气氧液化单耗0,58KWh每标准立方米液氧，那是一个高温膨胀机且带液体膨胀机的空分装置，先生不会认为高温膨胀机的制冷效率低于低温膨胀机制冷效率吧？请先生核实一下！
# n1 D( n& H: @5 j: P1 w   先生讲到等温压缩效率75%。制冷效率50%，先生的意思我当然阴白。但是深冷空分中的内压缩就是以冷能换取压力能，先生认为内压缩不可行，或者说又是特殊情况？

  先生将复热常温压缩称之为聋子拉二胡，深冷压缩称为瞎子放羊，那么先生眼中正常人是什么？当然就是目前双塔流程和空压机了，不知道我的理解是否正确？我现在告诉先生双塔流程的空压机就是复热常温压缩机！不知先生作何感想？双塔流程中空压机85%的空气用于热泵循环，15%的空气用于膨胀制冷循环，先生可以否定热泵循环，不会连膨胀机制冷循环都否认了吧，先生好象还把深冷空分流程叫做林德循环！林德循环是先生介绍的，先生也承认深冷空分是一个大热泵，三个循环共存，这个空压机不是复热常温压缩是什么？先生介绍了为了制取高纯氮气，有氮气深冷压缩的案例，先生现在以一句特殊情况轻易地过去了，它怎么特殊了，请先生说明！