外行学空分(33)一一新单塔流程和双塔流程的比较(1)

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* r& t2 x; L8 f6 B+ S- G   深冷空分教科书中对古典单塔流程和双塔流程进行了比较，得出的结论是双塔流程完胜古典单塔制氧流程，其比较的过程非常简单，古典制氧单塔流程的氧提取率只能达到60%-70%，而双塔流程的氧提取率可以达到90%以上，同时可以同时制取氮气。这样的比较太简单了，也没有太大的意义，这实际上是氧氮二元物系蒸馏工艺方案和氧氮二元物系精馏工艺方案之间的比较！这就象轻量级拳击手和重量级拳级手之间进行规定动作比赛，重量级拳击手击败轻量级奉击手是毫无悬念的，但未免胜之不武。
    环境温度以下的二元物系精馏过程，唯一可行的供热供冷方案只能是开式热泵供冷供热方案（理论上以精馏原料中间产物及精馏产品为循环工质的闭式热泵也是可行的），共有三个单开式热泵供冷供热精馏根流程。新单塔流程又称为单塔热泵精馏流程，这是厦大论证报告中对新单塔流程的命名，这个命名其实是不准确的，因为古典单塔制氧流程，古典单塔制氮流程及双塔流程也是单塔热泵精馏流程，更准确命名应该是以氮气为循环工质可以实现氧氮完全分离的单塔开式热泵供冷供热精馏流程。新单塔流程和双塔流程一样都是可以同时制取氧气和氮气的深冷空分流程，因此它们都是重量级拳击手，它们之间的比较才是同量级拳击手之间的比赛，下面将从设备配置能耗工程造价等各方面进行比较，分析其利弊。
& l$ c- I0 \+ {$ y7 }     二元物系精馏技术发展经历了标准常规精馏，这是单级精馏塔，塔底塔顶分别设立蒸汽再沸器和冷却水冷凝器，二元混合物和精馏产品换热后从精馏塔中部进入，其中精馏原料入口处以上至精馏塔顶部为精馏段，精馏原料入口处以下至精馏塔底部为提馏段。为了降低精馏过程的蒸汽冷却水消耗，又发展了双效精馏及多效精馏流程，利用精馏产品或中间产物气体的冷凝潜热作为低压精馏塔再沸器的热源代替了部分蒸汽。这是压力不同的双塔或多塔的精馏过程，虽然降低了精馏过程的蒸汽冷却水消耗，但也带来了精馏流程的复杂化和工程造价的提高，后来又发展单热泵及多热泵精馏技术，相对于双效精馏及多效精馏单热泵及多热泵精馏技术不但能降低了蒸汽冷却水消耗，而且又回归了单级常压精馏塔，简化了精馏流程降低了工程造价，单热泵及多热泵精馏技术的难点在于热泵压缩机设计制造的困难，一旦这个问题得到解决，单热泵及多热泵技术就替代了双效精馏及多效精馏。后来又有了完全自热精馏流程即完全开式热泵精馏流程。双塔流程当然是完全自热精馏流程即开式热泵精馏流程，但它又是双塔流程，这是一个特殊的开式热泵精馏流程，而不是一般常规的开式热泵精馏流程。标准常规开式热泵精馏流程以低沸点组分为循环工质的开式热泵代替蒸汽再沸器和冷却水冷凝器形成的就是以低沸点组分为循环工质的开式热泵精馏流程，就深冷空分而言就是新单塔流程。
  另外非常重要的问题，所谓流程的比较，比的是流程的节能潜力而不是流程的能耗本身，因为流程是最简约最基本的，流程之下还有建立在流程基础上的工艺方案及工艺方案下的不同工艺参数。

Yb2021

就单热泵及多热泵精馏而言，二元物系的精馏过程一般都是在一个常压精馏塔中完成的，因此在三个开式热泵根流程中，以低沸点组分为循环工质的单塔流程和以精馏原料为循环工质的单塔流程都是常规的，而以精馏原料为循环工质的双塔流程是非常规的。

Sunqh

尤总空分热泵精馏的认识很好，但以氮气和工艺粗氩气为循环工质的方法不正确。最主要分歧，我认为以空气为循环工质最有效，也就是目前的双塔流程，而尤总要以压缩氮气和粗氩气为循环工质。

Yb2021

  以低沸点组分为循环工质的开式热泵代替常现标准常精馏的蒸汽再沸器和冷却水冷凝器形成的开式热泵精馏流程，就深冷空分而言就是新单塔流程，其精馏过程和标准常规精馏完全一致！只是供热供冷方法发生了变化。