液体设备的流程和配置选择.pdf

“至于有的专家指出厦大论证报告中的双塔流程模拟计算中上下塔理论塔板数设定太少了，这当然是由于我们太外行了！但又提醒我们新单塔流程的理论塔板数同样太少了，通过增加理论塔板数可以进一步降低能耗！”

双塔流程的上塔由33块增加到45块可以减少回流液体量，但尤氏单塔由45块增加到75块基本上不能减少回流体量，这里说的都是氧氮二元计算。

请看厦大报告中，双塔流程的氧纯度100%，这说明回流液多余了，可以适当减少回流液量，也就是增加膨胀空气量。

再看上塔浓度分布，中间段没有恒浓区，说明回流液偏多，可以适当减少回流液量，当然塔板数要相应增加，比如从33增加至45。

尤氏单塔浓度分布，中间段有很长的恒浓区，说明气液之间已经很接近平衡，这种情况下增加塔板数是没用的，并不能减少回流液体量，反而阻力增大，能耗增大。

双塔流程膨胀空气量30%时，总回流液氮量仍有35000*1.07=37450，仍比尤氏单塔的32800多。只是双塔流程的下塔要用掉一部分液氮回流，上塔回流液氮比尤氏单塔少。

双塔流程的上塔精馏段上升气量比尤氏单塔少很多，所需回流液氮量当然也能少很多，而且上塔还有液空回流，上塔最小液气比还比尤氏单塔更小。

本帖最后由 Sunqh 于 2021-11-25 15:53 编辑

推送一篇液体空分的资料供尤总参考

液氧产量3000Nm3/h，液氮1300Nm3/h，液氩100Nm3/h，循环空压机功耗2782kW

最小液化功3000*0.253+1300*0.275+100*0.239=1140.4kW，所以液化效率是1140.4/2782=41%

必须指出，文章中的循环空气增压机和膨胀机都是国产，增压机效率70%，膨胀机效率82%，与进口增压机效率75%、膨胀机效率87%尚有一定差距。

如果近似认为液化效率与增压机及膨胀机的效率成正比，那么在采用进口机器的情况下，液化效率可以达到41%/70%*75%/82%*87%=46.6%

还应该指出，这是国产3000小装置，冷损相对较大，装置大一点话，液化效率达到50%是完全可能的。

在大型空分中增加液氧产量，照尤总说法还有红利，达到50%的液化效率就更容易。

本帖最后由 Sunqh 于 2021-11-25 16:38 编辑

只有毅力却缺乏明智，这往往是不幸的根源。不是我将你几条路都堵死了，我没这个能耐，更无这种愿望，虽然忠言逆耳，确实是在帮尤总。

本帖最后由 Sunqh 于 2021-11-25 20:05 编辑

原料空压机功率1630kW，循环空气增压机功率2782kW，合计1630+2782=4412kW，液氧产量3000Nm3/h，液氮1300，液氩100，合计3000+1300+100=4400Nm3/h，氮气液化功虽然高于氧气，也按氧气液化功算了。

如果按厦大论证报告中的氧气液化功1.3kWh/Nm3计算，那么这套国产小空分的氧气单耗是：
(4412-4400*1.3)/3000=-0.436kWh/Nm3

比论证报告中尤氏单塔所有8种工况中的任何一种都要低很多，而且这套空分所用压缩机和膨胀机效率都要比尤氏单塔所用机器效率低很多。

如果按尤总后来改的液化功1.0计算，那么氧气单耗是：
(4412-4400*1.0)/3000=0.004kWh/Nm3

尤氏单塔的氧气单耗是这套空分的80倍

本帖最后由 Sunqh 于 2021-11-26 10:31 编辑

“计算出的的气氧单耗指标是0.436Kwh每标准立方米气氧，比厦大论证论证报告的八个方案都要低，这从何说起啊？还是不要信口开河吧！”

尤总有没有看清？是-0.436kWh/Nm3，不是0.436，计算出气氧电耗是负数，正说明尤总的氧气液化单耗1.3kWh/Nm3扣除一点不靠谱。

现在空分，20000~30000算中型，3000只有中型的十分之一，当然只能是小型，3000空分的单耗要比30000空分高不少。

效率比较，3000空分的原料空气压缩机效率63.5%，尤氏单塔空压机效率73%，相差15%(0.73/0.635=1.15)；3000空分膨胀机效率82%，尤氏单塔膨胀机效率87%。

本帖最后由 Sunqh 于 2021-11-26 10:14 编辑

液化效率与机器效率有关，机器效率越低，液化效率当然也越低，50%的液化效率对应压缩机等温效率75%且膨胀机等熵效率87%。

尤氏单塔中，压缩机效率基本是75%左右(循环氮压机)，膨胀机效率更高于87%，这种情况下，液化效率按50%，即氧气液化单耗按0.5kWh/Nm3扣除是合理的。

如果循环空压机效率70%，膨胀机效率82%，那么液化单耗大约是0.5*75%*87%/(70%*82%)=0.568kWh/Nm3

这套3000液体按0.568液化单耗扣除时，气氧电耗是：

(2782+1630-4400*0.568)/3200=0.598kWh/Nm3

说不上先进或落后，跟一般小空分单耗差不多，空压机效率低，相对冷损大，单耗增大很正常。计算时，氮气没有分摊能耗，氩按2倍氧气计算。

如果空压机效率按75%修正单耗，0.598*0.635/0.75=0.506kWh/Nm3，好多了，小装置还提氩，冷损大，单耗高一点正常。

还是中国空分公司原总工程师江楚标的文章，哪有液化功1.0kWh/Nm3以上的？

本帖最后由 Sunqh 于 2021-12-2 10:33 编辑

我有进步了！尤总好自信！但仅有自信没用，甚至有害，许多民科都是例子。

液化单耗多少对应具体的机器效率。30000内压缩流程氧气液化单耗0.455~0.61kWh/Nm3(见13楼江总工的文章截图)，尤氏单塔氧气液化单耗1.0~1.3kWh/Nm3，单耗是正常的2倍多，你认为有人会使用尤氏单塔流程吗？

绝热效率是指压缩级的效率，它并不包括气体冷却过程的损失，而等温效率中既包括压缩又包括冷却等，等温效率才是常温压缩过程气体得到有效能的效率，有意义的是等温效率，不是绝热效率。厦大报告中的机器效率并无统一，压缩机效率不相等，膨胀机效率也各不相同，只能说他们对空分并不了解。

以上3000全液体空分原料空压机功耗属分离功耗，循环空压机功耗归液化功耗，这样基本合适。如果要细究起来，可能分离功耗还少算了一点，因为对于3000小空分，又全精馏制氩，如果膨胀后空气进上塔，即使不生产液氧和液氮产品，恐怕冷量也紧张，只能将部分膨胀后空气旁路到污氮气。实际上，很可能液化系统给分离系统补冷了。如果没有液化系统，只有分离系统，那生产出来的是低压氧气和氮气，几乎没有压缩功，已经算分离功了，何来压缩功？

简单问题，中等智商的也很快懂了，中科大毕业的高智商，反而十几年拎不清！完全不能怨别人！尤总的清华女同学，中科院院士，川空，开空，他们都尽力了！

平心而论，尤氏单塔能耗高一倍倒也不至于，我估计在生产99.6%氧气时，尤氏单塔的制氧单耗可能会高10%~15%左右。

如果是生产纯度95%的氧气，相当于二元计算的99.6%，气体工况下，液体产品都不折算能耗，由于这时双塔流程的塔内存在多余回流液，损失较大，这时两种流程的单耗可能会更接近一些，基本相当也有可能。

尤氏单塔能耗增加的主要原因有两方面，一是换热损失，换热量大幅增加，阻力、温差损失大增；二是以两台小压缩机代替一台大压缩机，不仅设备价格升高，机器效率也很可能下降。

尤总申请空分专利时，并没想到空分产品中的氧气还有纯度要求，所以弄出个循环氮气量23000，这个循环量下的氧气纯度只能勉强达到80%。

厦大论证报告之前，尤总并无想到至少在气体工况下，尤氏单塔流程的能耗高于双塔流程。

厦大论证报告之后，尤总并无想到二元计算的99.6%氧气，实际就是三元计算中的95%氧气，低纯度氧气。

本帖最后由 Sunqh 于 2021-12-3 22:23 编辑

厦大二元计算的99.6%氧气，实际就是三元实际空气的95%氧气，如果尤氏单塔也要生产99.6%氧气，那么在工况1基础上，空气量需要增加6%~8%，同时循环氮气量需要增加40%

10000空分生产99.6%氧气而不提氩时，需要空气量大约53000~54000，不是50000。因为有相当多的氧组分会随氩组分进入污氮气中。

上塔下部回流液体量需要达到氧气量的3.3倍，上塔氧气潜热是下塔氮气冷凝潜热的1.39倍，10000*1.39*3.3/32800=1.398

如果提氩或设增效氩塔，空气量可以50000，但你怎样给氩塔或增效塔提供回流液？只有两个方法二选一，一是粗氩气回复常温后压缩，再冷却后冷凝，但这是一种低效的方法；二是粗氩气直接低温增压，这也是一种低效的方法。

尤氏单塔还有一个不利，空气压力下降后，空气净化困难，这方面能耗也要增大。

空分设备中液体产品单耗并不是"折算"结果，而是“增量”计算后的结果。

如某10000空分，在生产9500低压氧气和500液氧时，总功耗是3800kW。而在生产8500低压氧气和1500液氧时，总氧量不变，但总功耗增加至4300kW，则氧气液化单耗是：
(4300-3800)/(1500-500)=0.5kWh/Nm3

本帖最后由 Sunqh 于 2021-12-3 12:03 编辑

单耗回归的基本假定是“各种工况下的单耗基本相同”，厦大报告中，氧气液化单耗取1.3kWh/Nm3时，计算出的制氧单耗各工况千差万别，最高的工况5是最低的工况4的2.3倍。而氧气液化单耗取0.5时，最高的工况5是最低的工况4的1.2倍，显然要靠谱得多。

按8种工况氧气液化单耗的回归结果0.465kWh/Nm3计，最高的工况5是最低的工况4的1.17倍，偏差更小。

尤氏单塔氧气液化单耗较低，说明尤氏单塔也比较适合生产液体产品，这点与内压缩流程相同。另一个原因是所用压缩机和膨胀机效率很高，所以液化单耗低。

厦大报告中，氮气低温增压的功耗明显更高，是大幅度升高，超过10%了，尤总竟然没看出来！

厦大报告中有提到“化学有效能”，见第18页。我以前提到空分中的“化学有效能”时，尤总竟然说空分中不存在化学反应，所以没有“化学有效能”！尤总向别人推介厦大报告，自己还没认真看。