外行学空分(21)一一知其然和知其所以然

    深冷空分流程的大规模工业化运用已经有一百多年的历史，对于深冷空分的两大核心技术空气开式热泵一膨胀制冷液化工艺方案和空气开式热泵精馏工艺方案，深冷空分技术人员对于制冷和液化（也存在重大的问题，只关注制冷而对于液化则很少涉及，而制冷其实只是空气开式热泵一膨胀制冷液化的一个组成部分而不是全部）可以说做到了知其然且知其所以然，所以深冷空分制冷液化部分要进一步提高效率降低能耗基本上完全不可能（这个结论下得早了，其实标准双塔流程工艺方案即所谓全低压工艺方案中空气开式热泵一膨胀制冷液化工艺方案存在重大的问题效率很低）。唯一的希望在于压缩机，涡轮增压机，膨胀机的效率提高及工程条件的进一步提高改善，但这本质上不属于深冷空分技术的问题而是机械设计制造问题。深冷空分技术人员是否对于精馏也做到了知其然且知其所以然呢？显然没有！热泵精馏的理论和技术已经出现几十年了，至今深冷空分技术人员尚未认识到深冷空分流程就是完全彻底的开式热泵精馏流程即自热精馏流程！当然也有人注意到了目前最为重要的精馏节能技术热泵精馏竟然在深冷空分流程中完全没有应用的实例的情况，他们竟然认为是深冷空分温度太低了，所以无法运用热泵技术！无论是问题的提出还是回答都是完全错误的。这就是典型的知其然不知其所以然了！正因为如此，所以深冷空分技术人员认为深冷空分的能耗的降低只能寄希望于单体设备的改进！但是深冷空分单体设备真的有改进潜力吗？这种改进的代价是什么？深冷空分单体设备分为动设备和静设备，深冷空分的动设备是通用机械，要提高效率难度极大，通用机械效率提高1%-2%都是极为困难的事情，事实上几十年间空压机的等温效率也无非提高了几个百分点，而且难度越来越大已经接近极限！影响能耗的深冷空分静设备可分为纯化器换热器和精馏的填料，纯化器的阻力和换热器的传热温差当然还有进一步降低的可能，但对能耗的降低已经影响很小，而且会大幅度提高工程造价，同样是得不偿失，这条路也不通！通过精馏的填料改进进一步降低能耗，有可能但幅度很小，因为采用规整填料后阻力已经很小，而实际回流比也仅比最小回流比高5%左右，当然还有进一步降低的可能，但对能耗的影响已经很小！希望通过单体设备的重大改进降低深冷空分能耗基本上可以说是缘木求鱼，深冷空分节能潜力已经挖掘殆尽，真的是这样子吗？要知道目前深冷空分装置的有效能效率在30%以下。

厦门大学单塔制氧论证报告中，液体产率大的工况流程效率就高，本质上是液化效率高于精馏分离效率，前者典型效率50%，后者是20%，液体产率高权重大，效率当然就“高”了。这个问题空分行业内已经有N多人反复说过了，尤总只看过一本李化治《制氧技术》，坐井观天，不知道而已。

尤总十几年来并没有能提出任何一种可行的空分解决方案，包括尤氏单塔专利和厦大论证报告都不行，并不仅仅是参数问题，方法就是错误的，改变参数也不行。
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3 c. K7 p) N2 y" W7 Q当然尤总“空分本身就是一个热泵”的说法有点道理，但这已经不是一个简单热泵，尤总还想以简单热泵代替之，明显是一种倒退。尤总的方法正如以手指头算术代替算盘，或以算盘代替计算器，开历史倒车。但是技术发展时代进步，历史车轮滚滚向前，尤总螳臂挡车是没有用的。
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增加投资降能耗，或升高能耗降投资，都算是一种可能的方法，不幸的是，尤总的方法是投资和能耗两方面都不利。但我承认尤氏单塔也能同时生产纯氧和纯氮，启动也不是问题，就是投资比正常的双塔流程大，能耗也比正常空分高。

知其然而不知其所以然，说明深冷空分在理论上存在问题。

精馏过程本身的有效能效率就低，特别是要求高纯度的精馏分离，绝大多数在20%以下，尽管空分低温过程换热跑冷损失大，还能做到效率20%很不错了，你找不出精馏过程有效能效率在30%以上的，我是说这个效率的定义与空分相同，分子只有分离功增量，分母是压力有效能和热(冷)量有效能减少量，你不要把三种有效能都放到分子来糊弄人。

以冷热源为动力的是一般精馏，以压缩气体为主要动力的可称之为热泵精馏，空分显然属于热泵精馏。正常空分的空气先压缩再换热降温和精馏，巧妙规避了低效的深冷压缩和重复换热过程，是一种高效的热泵空分流程。而尤氏单塔需要气体复热后再常温压缩或深冷气体直接压缩，是尤氏单塔低效和不如正常空分的根本原因。

巴陵石化设计院的一篇“蒸馏过程的热力学效率分析”的文章，见《化工设计通讯》1996年6月第22卷第2期，说的是丙烯丙烷精馏分离塔，其中说到三个热力学效率，分别是3.61%、8.1%和5.5%，都比空分的20%低很多，尤总更应该去攻关丙烯丙烷精馏塔。

  空分装置的有效能效率只有20%-25%，竟然除了机械设备性能参数的改进外，看不到进一步节能的可能性，这难道不值得深思吗？