外行学空分(20)一一新单塔流程的启动

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    所有的深冷空分流程的叙述都是按照深冷空分装置进入稳态化运行后的状况进行叙述的，无论采用何种深冷空分流程都有一个启动的问题，都有一个由非稳态化逐步进入稳态化运行的问题。几年前，我与开空就新单塔流程进行交流，他们提出的唯一问题就是新单塔流程如何启动，我的回答如下，新单塔流程的启动有两种方式，一是外加液氮法，二是循环启动。具体过程如下，先启动空压机，压缩后空气经纯化换热进入膨胀机膨胀制冷，使整个空分装置逐渐冷却，冷却合格后，在精馏塔顶部加入液氮建立精馏，待返流氮气合格或者符合氮压机启动条件后，启动氮压机，整个装置很快进入稳态化运行，同时外加液氮退出，这是外加液氮启动法。如果深冷空分装置冷却合格后，立刻启动氮压机，这个时候氮压机当然只能压缩返流空气，加压空气经换热可以有部分冷凝，加入精馏塔顶部形成精馏后，氦压机进口气体的氧含量逐步降低直至合格，这就是循环启动法，它要求氮压机可以短时间内压缩空气。
$ `# p; H5 e( L1 R    精馏过程的启动是一个非常重要的问题，在组分沸点在环境温度以上的标准常规精馏组织方案的情况下，由于精馏蒸汽再沸器和冷却水冷凝器的存在，启动不是一个问题。而当采用完全自热开式热泵精馏流程时，启动就成了一个大问题。当二元物系组分沸点在环境温度以上时，精馏原料及精馏产品常温下呈液态。而精馏过程只有在气液共存的状态下才有可能。正是启动及热量平衡的问题，沸点在环境温度以上的精馏过程，不采用完全自热开式热泵精馏流程，而是在保留蒸汽再沸器和冷却水冷凝器的情况下采用单热泵及多热泵(开式热泵)技术对精馏过程进行改进以提高精馏效率大幅度降低蒸汽冷却水消耗。对于沸点在环境温度以下的精馏过程，精馏原料及精馏产品在常温下呈气态，用标准常规精馏和双效精馏及多效精馏都无法组织，唯一可行的是完全自热精馏即开式热泵精馏流程。同样也就存在启动的问题，启动的第一个问题是制冷和液化，通过制冷和液化从而使空气呈气液共存从而启动精馏过程。所以空气压缩与液化是空分流程组织的第一个问题，是空气精馏分离得以进行的前提条件，但并不是空气精馏分离的核心内容更不是全部内容。空气精馏分离的核心是开式热泵供冷供热精馏工艺方案。

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  启动问题是采用完全自热精馏流程的一个独特问题，也是标准常规精馏，双效精馏及多效精馏和完全开式热泵精馏流程的一个重大的区别。

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气液共存状态是精馏过程启动和维持的前提条件。