外行学空分(99)一一氧氮二元物系和氧氮氩三元物系问题(二)

膨胀空气进上塔外压缩流程确实不适合生产很多液体产品，当需要更多液体产品时，一般用膨胀空气进下塔的内压缩流程，如果液化氧单耗按1.3kWh/Nm3计，以上Praxair20000空分单耗比论证报告中最好的单塔4还低20%

   谢谢先生对厦大论证报告的客观评价。这个论证报告完成已经近十年了，无论是厦大的同志还是我本人对深冷空分及新单塔流程都有了新的认识，也找到了优化和改进的方向，这些认识基本已经反映在我的系列帖子中。正准备把它归纳总结。系列帖子中的最后三个帖子就集中体现了这些内容，先生可以参阅一下。下面我就先生指出的问题逐个谈一下我的想法，请先生指教。

空分装置的能耗指标一般单位氧气电耗为准，其它产品作为分摊项或者扣减项处理，但并没有统一的规范，让我们之些外行确实蒙圈。厦大论证报告中关于液氧电耗出自李化治的(制氧技术)，现在看来1,3Kwh确实偏大了。乔源老板曾告诉我他的全液体空分液氧电耗可以做到1hwh以内(应该包括气氧电耗)。厦大论证报告和先生的思路是一致的，但是数掂出入太大了，可能都要复核一下，不过无论结果如何，恐怕大家还是很难达成一致，这个是单位气氧电耗指标的缺点，其实最合理可能也是最无争议的方法是在相同产品方案下比较不同装置的电耗，但这也有问题那就是不同产品方案下如何比较能耗？也许全装置的有效能效率是一个比较好的选择但问题也很大。

关于论证报告中的双塔流程上塔及下塔理论塔板数的问题，先生先是用离奇后来用不是典型的流程来描述，首先上塔下塔的理论塔板数到不了流程的高度甚至连工艺都谈不上只是一个工艺参数而已。首先计算过程有没有错误，如果是计算错误，那么毫无疑问应该立即纠正。我手算复核了一下，没有错误，先生似乎也认为计算没有错误，所以先生从离奇改为不典型！其次外围条件设定是否基本合理？仔细核对一下，除了富氧液空的含氧量略低(也在合理范围内)，那为什么计算出的理论塔板数如叱，？问题出在氩上，论证报告设定空气组成为氧20,7%氮79,3%这不是空气的真实气体成分。当下塔氮氩纯度设定为99,9%时，余下是氧，其次当富氧液空令氧量设定为38%时，富氧液空中的含氮量是62%，液气比有所上升，这都减，了需要的理论塔板数。至于上塔更是如此了。这个和真实空气组成下计算出的理论塔板数差距很大就不足为奇了。至于是否可以通过增加论证报告中上下塔理论塔板数而降低能耗，可以但幅度很小。

关于双塔流程如果生产95%的氧气如何如何？我不知先生从何说起？这个已经超出了论证报告的范围。论证报告中无论是双塔流程还是新单位流程氧气纯度都是按照99,5设定的，何来95%纯度的氧气？先生实际讲的足如果只有65%左右的空气进入下塔，那么就会有35%左右的空气用于膨胀制冷，液氧产量大墙，但先生完全不考虑这个时候双塔流程的氧提取率将大幅度下降！那个对能耗影响大，还是基本相当？至于真实空气组成下的问题，那一定要结合提氩才能说的清楚，这已经超出论证报告的范围。

关于论证报告中的机械效率，先生认为低洫压缩的机械效率(绝热效率)不应该和常温压缩的效率相同应该低一些，我同意先生的意见，从理论上说低温有利于压缩，没有理由认为在相同机械设计制造水平下低温压缩效率一定此常温压缩低，所以就按照相同设定了，这个问题应该在设备选型时再束解决。至于涡轮增压机的效率设定确实是我们外行了，先生是正确的。

我是说，新单塔工况1分离空气量50000而回流液氮量32800等条件下，当精馏分离的空气是氮—氧二元组分时，氧纯度可以达到99.5%。但如果分离的是实际空气即氮—氩—氧三元组分，在分离空气量同样为50000而回流液氮量32800时，氧纯度只有95%左右，因为氩组分绝大部分会存在于氧气中。

) H* Y- S% U- v$ n" w+ H" Q1 j, M8 v双塔流程在分离空气量一定且回流液氮和液空量都一定时，当精馏分离的是实际空气即三元组分时，氧纯度是95%。如果分离的是氮—氧二元组分，那么在同样的回流液体量等条件下，氧气纯度也能达到99.5%。所以说，二元的99.5%，实际相当于三元的95%

关于机器效率。绝热效率是指在绝热条件下，可逆压缩功与实际压缩功的比值。常温压缩时，实际上压缩机气缸会向环境散热，压缩过程中气体温度会比绝热过程低一些，压缩功耗会小一些，这样可逆压缩功与实际压缩功的比值即绝热效率也会升高一点。低温压缩时，压缩气体得到环境热量，气体温度比绝热稍高一点，压缩功耗增大，从而使得绝热效率下降一点，所以通常情况下低温增压过程的绝热效率会比常温压缩差一些。

另一个原因是，绝大部分压缩机都是常温压缩，对常温压缩气体的热物性等研究更为透彻，相关试验也更加方便，机器设计制造等更为成熟，效率就会高一些。而低温气体增压机是特制产品，研究试验较少，就很难达到常温压缩机的性能。

   12，34，56，78实际上都是新单塔流程的同一工艺，只是工艺参数有所不同，具体来说就是空压机出口压力的不同，奇数方案液体产品数量大偶数工艺方案液体产品数量少(接近于零)。现在看来偶数编号的工艺方案都是实际上不可行的，再讨论已经没有意义了！经过与先生讨论并思考后，无论任何情况下空压机出口压力均必须在4,2αtm以上，而在低液体产品方案下，采用以空气热泵(冷凝器设置在空分塔底部，冷凝液减压后进入空分塔精馏塔中部)空气热泵压缩机和空压机合并，另加一个氮气热泵(氮气由空分塔顶引出，冷凝器设置在液空入口处，液氮减压后进入精馏塔顶部)为基本工艺，根据情况可再增加一个以氮气循环工质的热泵及以富氧空气(含氧约70%)为循环工质的热泵以调整液体产品数量及提高精馏效率。具体参见最后三个帖子。

关于氧气纯度的问题，二元物系模拟计算时，只要有60%以上的空气进入下塔，氧气纯度就可以达到99,5%，这个时候上塔提馏段的气液比已经比最小气液比大10%，但是这种情况下氧提取率(以空压机压缩空气量为准)只能达到80%，而氧提取率要达到95%以上，进入下塔的空气数量就必须达到空气总量的80%以上，而上塔提馏段的实际气液比比最小气液比e30%以上，这当然是不合理的但也是无可奈何的事。

当进行三元模拟计算时，如果空分塔(双塔流程的上塔)都可以按氮一氧氩进行精馏组织，这样空分塔底部只能得到纯度为95%的氧气，当然这样的情况下也可以进行提氩，含氩10%的氩馏分从空分塔提馏段引出，提氩流程只能采用粗氩精馏塔流程，当然也可以采用开式热泵精馏提氩流程，对于双塔流程来说，这样情况下和二元物系模拟计算一样，氧提取率只能达到80%。双塔流程的上塔采用氮一氧氩进行精馏组织时，相应只能采用粗氩冷凝塔流程，应该说是合理的。但新单塔流程只有采用氮一氧氩进行精馏组织才是合理的。而氧气产品纯度则是在粗氩塔决定的。