外行学空分(138)一一精馏的组织和优化(三)

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: L( Y/ q. V+ Y   精馏的组织和优化几乎涵盖了精馏全过程，首先我们需要对精馏原料的组成进行分析，精馏原料及其高低沸点产品的沸点是在环境温度以上还是在环境温度以下？或者在环境温度附近？是二元物系还是三元物系？那一个精馏产品是高价值产品？高低沸点产品含量是接近还是差距甚远？这些都是精馏组织和优化需要注意的问题。
    首先应该明确采用什么方式实现精馏过程也就是精馏组织中的供热供冷方案，精馏的供热供冷实现方式共有三种，一是常规的精馏流程，即用蒸汽再沸器和冷却水冷凝器的方式实现供冷供热，其中蒸汽冷却水可以扩展为可用的热源和冷源。这种精馏流程适用于精馏原料和精馏产品沸点在环境温度以上的情况。在此基础上又有双效精馏和多效精馏。二是闭式热泵精馏流程，其精馏流程和常规的精馏流程一样，也有再沸器和冷凝器，只不过再沸器蒸汽和冷凝器冷却水被闭式热泵的高温高压冷凝器和低温低压蒸发器所取代。这种精馏组织方案，理论上可行，实际上很少采用！三是开式热泵精馏流程又叫做完全自热的精馏流程，开式热泵精馏流程和常规的精馏流程就有比较大的区别了，首先它的热泵循环工质是精馏原料及低沸点精馏产品或者精馏中间产物。其次开式热泵精馏流程只有一个或多个压力开式热泵循环工质气体冷凝器而没有常规的精馏流程中再沸器和冷凝器，实际就是常规的精馏流程中的再沸器和冷凝器，二者合二而一而已！开式热泵精馏流程适用于深冷条件下的精馏过程供冷供热。毫无疑问深冷空分流程是开式热泵供冷供热精馏流程！
    其次应该明确是二元物系精馏过程还是三元物系或者多元物系精馏过程？如果是二元物系那就很简单了，除了双效精馏及多效精馏都是单塔常压精馏塔（当然也不排除在特殊情况下采用加压单级精馏塔）！常规的精馏流程闭式热泵供冷供热精馏流程这点没有任何疑问！但是开式热泵精馏流程却有双塔流程叁塔流程的说法，其实除了其中完整的精馏塔外，其余的所谓精馏塔都是开式热泵的转换器。如果是三元物系，一般情况下需要两个完整的精馏塔才能实现三元物系的完全精馏分离，这就有一个精馏塔的如何配置的问题了！在第一个精馏塔中把沸点相近的二个组分和另一个组分分离，在第二个精馏塔中把沸点相近的两个组分分离。空气是氧氮氩三元物系，需要两个完整的精馏塔才能实现氧氮氩的完全分离，根据其组成和沸点情况，第一个精馏塔空分塔中要实氮气和氧氩分离，空分塔中氮气应该达到产品纯度，氧氩则不能设定产品纯度指标，只能根据综合能耗最低原则设定氮气含量指标。氧氩(含少量氮)中间产品送入粗氩塔中进行氧气和氩氮精馏分离，氧气产品应该达到氧气产品纯度指标，而氩氮气只能设定含氧量指标，氩氮气(含微量氧)送入精氩塔中进行氮氩分离，取得合格氩气产品。三元物系的精馏组织还有一个隔板模型，通过采用主塔加侧塔的方案可以得到三个合格产品，相对于三元物系的一般做法，有时会有比较大的节能效果，这都是精馏组织中要注意的问题。
. o! R! C5 L- `4 y    二元物系的开式热泵供冷供热精馏流程共有三个根流程，只有在极特殊的情况下采用以精馏原料为循环工质的开式热泵供冷供热精馏流程才是有利的。采用以精馏原料为循环工质的开式热泵精馏流程为了能够同时制取高低沸点产品，需要增加一个热泵一拖二转换器（冷凝塔）例如下塔，而这会造成热泵效率的大幅度下降。一般情况下均采用以低沸点产品为循环工质的开式热泵精馏流程再加上单热泵及多热泵改进才是有利的。
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( s5 |* q' N, ~8 k8 H2 C# G, ~6 I学习要，好好学习要

双塔空分流程的下塔没有起到空气预精馏分离的作用？这又从何说起？

5 Z1 |8 @: E. n1 k; a2 j' x# I同样都是100Nm3空气的精馏分离，对于你的单塔，进料量就是100Nm3空气。假设你的单塔顶部有一个传热温差为0的冷凝器，单塔顶部的氮气与热泵循环氮气(液氮)之间只有冷热量的传递，没有物质交换，即将开式热泵转化为闭式热泵，而这种转化显然对你的单塔工况没有任何影响。你的单塔精馏任务就是分离100Nm3空气。

对于双塔流程，空气量也是100Nm3，先进下塔，得到主冷液氧蒸发的冷量并经下塔精馏分离后，得到45Nm3液氮和55Nm3富氧液空。45Nm3液氮送至上塔顶部，也用一个温差为0的冷凝器，上塔顶部氮气与液氮换热，也将开式热泵转化为闭式热泵，这种转化对上塔精馏也没有任何影响。55Nm3富氧液空送至上塔中部参与精馏，双塔流程上塔的精馏任何就是分离这55Nm3富氧液空(空气)。

100Nm3空气与55Nm3富氧空气的精馏负担能一样吗？

你的新单塔思路就是用氮气循环给主冷供热和提供回流液，这个多此一举的方法，明显不行，法液空对此不屑一顾，杭氧不认可，川空不认可，开空也认为行不通，在空分这家也没有一个人认同，只有几个起哄的，那不能算。

) _. F2 K% n# i& Q要想成功，只有比别人学得更多、比别人想得更多，但即便如此，也不一定就能成功，所谓“成事在天”是也。指望别人连简单问题都没想到，那就肯定只有落空。

我没有兴趣和先生讨论法液空，川空开空杭氧对此的看法，先生也不需呈这种口舌之利！我和先生在讨论技术问题，还是就技术谈技术不要东拉西扯。
   先生的观点是双塔流程的下塔是一个初级精馏塔，我的观点是双塔流程的下塔是以空气为循环工质的热泵一拖二转换器，不是初级精馏塔，先生不否定双塔流程的下塔是热泵一拖二转换器，但认为转换器和初级精馏塔是可以兼容的，我的观点是两者是不能兼容。不知我的总结是否正确，如有错误请先生指出。
# q4 X+ R. y- g8 t7 ~5 Z( d  先生很喜欢讨论思辩式问题，但我不得不指出先生不适合讨论此类问题(我不喜欢讨论此类问题)，讨论思辩式问题的前提是概念明晰！
2 i" l6 G8 x2 a   为什么双塔流程的下塔不是一个初级精馏塔？第一个理由是下塔就不是一个精馏段！一个完整的精馏塔必须包括一个精馏段和一个提馏段，而双塔流程的下塔只有精馏段而没有提馏段。初级精馏塔首先必须是一个完整的精馏塔，不是一个完整的精馏塔如何能称之为初级精馏塔？请先生思考一下这个问题。
# @8 \! x& O- u  J   其次，双塔流程是由古典单塔流程改进而来，改进表现在什么地方？在古典单塔流程主冷凝器中增加的几块塔板，把液空精馏分离为液氮和富氧液空！但本质上还是冷凝器，按照先生的语言习惯可称之为大冷凝器！
    先生已经理解开式热泵精馏流程是由闭式热泵精馏流程优化简化而来，正如先生指出的那样，新单塔专利流程的优化简化只是取消了热泵的低温低压换热器(提高了热泵效率)，但精馏过程毫无影响。
     其实无论是古典单塔流程还是双塔流程都是由闭式热泵精馏流程优化简化而来，但简化优化的内容比新单塔专利流程要多！包括两个方面的内容，一是合并了精馏原料输送压缩机和热泵压缩机，热泵复热换热器和主换热器！二是取消了热泵低温低压换热器！古典单塔流程取消了液空和含氧6,7%的氧氦混合气体之间的换热器(因为液空和含氧6,7%的氧氮混合气体换热的结果就是产生液空)，双塔流程则取消了两个低温低压换热器，一个是液氮和气氮换热器，一个是富氧液空和含氧13,4氧氮气体的换热器！
    由于第一个优化，如果将古典单塔流程和双塔流程还原为闭式热泵精馏流程，闭式热泵和精馏过程之问只发生冷热交换，而没有物质交换，空气全部从精馏塔中部进入精馏塔！由于第二个优化精馏段需要恢复两个低温低压换热器！至于换热器是否零换热温差，那是无所谓了，它只会影响热泵效率或者热泵压缩比，而对精馏过程毫无影响。在双塔流程的上塔精馏段低温低压换热器中完成换热后液液和富氧液空气化成为氮气和富氧空气，富氧空气和氮气混合成为空气经复热换热器及单设的热泵压缩机压缩后开始空气热泵的下一个循环！开式热泵精馏流程和闭式热泵精馏流程就精馏塔(双塔流程的上塔)而言，除了精馏塔空气入口处空气流量发生变化之外，其余无论是回流比还是各截面的气体液体流量组分均无变化，先生还认为下塔是初级精馏塔吗？还认为上塔是以55%的富氧空气为精馏原料吗？

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下塔精馏分离出了相当于空气总量45%的纯氮气，当然是一个初级精馏塔，下塔只有精馏段，没有提馏段，粗氩塔也是只有精馏段，没有提馏段，粗氩塔当然也是一个初级精馏塔。只有上塔和精氩塔才是既有精馏段也有提馏段的完整精馏塔。
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在空分操作中有一种说法，“在下塔液氮纯度满足要求前提下，尽量增加进上塔液氮量”，实质是增加进上塔纯液氮量后，下塔底的富氧液空量相应少了，上塔精馏负担就轻了，氧氩提取率就有可能提高一些。
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你“发明”新单塔后，走访几家空分厂商和西安交大，从商务动作方面来看是正确的。来空分之家网站的人，可能主要是从事空分运行工作的，可能多数人对流程了解不多，难辩真伪，只能看个热闹。
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/ d; q* v# ^% K+ |: p在我回复你的帖子前，你的帖子很快就被“下沉”了，网上找不到了。我回复后，你的帖子被下沉的才少了。

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你说纯液氮送到上塔顶是“混合”，按照你的说法，双塔流程只有45Nm3/h纯液氮和55Nm3/h富氧液空到上塔“混合”。你的新单塔倒有100Nm3/h空气和72Nm3/h纯液氮“混合”，100Nm3/h和172Nm3/h哪个混合更多？空气量100Nm3/h时，氧气量20Nm3/h，循环氮气量按你的厦大报告是氧气量3.6倍。

你用氮气循环的方法很容易想到，我差不多30年前就这样考虑过，但最终结论是不可行。如果这个很容易想到的方法可行，那早就有人想到并采用了，轮不到你我来“发明”。正如两位数的加减法，小学一年级学生都会，如果用两位数的加减法就能证明哥德巴赫猜想，那哥德巴赫猜想还能成为世界难题吗？

如果你希望我不要回复，那我就不再回复，但这并不表明你的方法可行。