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气体工业是伴随着国民经济的增长而发展的,其增长率是GDP增长率的1.25~1.5倍,我国实行的是可持续发展战略,在今后相当长的一个历史时期,将维持GDP7~8%的年增长率,这就保证了气体工业10~12%的年增长率。虽然国民经济的发展会有起伏,但那是波浪式前进或螺旋式上升,不会出现类似钢铁工业的饱和点,只要国民工业在增长,气体工业就会不断发展。
根据循环增压机压缩的介质不同,流程形式可分为空气循环和氮气循环。其中空气循环又分为空气循环单泵流程(液氧)和空气循环双泵流程(液氧和液氮),氮气循环只有一种形式,即氮气循环单泵流程。
(1)对于空气循环当下塔抽氮气超过1.5倍的氧气产品量时,由于破坏正常精馏工况而导致空气量增大,此时氮气循环(氮气循环抽氮气可达1.8倍,相当于外压缩下塔,为全气相进料,高压氮气与高压液氧换热,相当于部分主冷)更占能耗优势,能耗增加原因主要是超出下塔抽氮限制,进而导致空气量增加,能耗增加,对于空气循环单泵流程优势不明显,对于空气循环双泵流程优势较大。 (2)当下塔抽氮气量不大,流程需要氮透时,如果是蒸汽驱动,还需要投资汽轮机。氮气循环单泵流程的优势是能耗相差不多时,投资少一台氮压机(蒸汽驱动时还有汽轮机),产品种类多时为多台(中压氮压机,高压氮压机),部分产品规格可能量小而无法做,避免下塔抽氮气量大采用部分高压氮产品内压缩(量大时)而导致能耗较氮气循环高,另外一般需单独配置仪表气压缩机。 (3)采用氮气循环单泵流程,一方面增压机流量增大避开机器流量小而效率低的区域,另外当中压氮气产品与膨胀空气27bar越接近(理论上其他压力也可以中抽),高压氮气与高压氧气产品的增压复热最佳压力越接近,能耗越小,而偏离越大,能耗越大。 (4)稳定运行方面,氮气循环的机组需要采用进口多轴机型,投资要较单轴机型略高,单轴机型一般压力高、末级流量小时也无法满足,效率较低导致能耗较高,产品压缩机与增压机合二为一,可靠性不好,但操作维护量小。 (5)对于氮气循环所配置的低温膨胀机最好可以带液体量7%左右的,这样较好的平衡了换热温差,减小了不可逆损失,从而节省了能耗。对于中抽量大的,需要配置低温冷气机组或高温膨胀机,来使得换热器热段温差减小,不可逆损失减小,从而节省能耗。 当下塔抽氮气2倍以上,此时抽氮气量大,应该选择配置双下塔(配置一个气量占总气量不小于30%的工作压力为3bar的高纯氮装置)的空气循环单泵流程(高纯氮装置冷凝器的液空蒸发气体进上塔,相当于外压缩流程上塔),对精馏而言,空气循环双下塔单泵流程对氧氮有利而对氩不利。 从2007年开始钢铁工业的产能已经趋缓,对空分设备的需求有所下降,这个缺额已经被三大化工,特别是煤化工中煤制油项目的新增需求所填补。例如一个年产油品300万t的煤制油项目就需要6万等级空分设备10套左右,其它配套煤化工项目的空分装置也越来越多,也就是说煤化工项目仍将是空分行业的最大用户。
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