外行学空分(166)一一双塔流程和新单塔流程的能耗比较耗的比较一一制冷液化部分

     如果先生的意思是这样的，那么我们基本一致了！唯一的问题是先生前面的评论一一如果内压缩流程采用实际液化功1,3KWh每标准立方米液氧进行扣除，那么内压缩流程的单位氧气电耗就会比厦大论证报告中的最优方案低20%。又从何而来？请先生说明一下。

    制冷和精馏是空分装置的两大核心功能。我很欣慰先生已经认识到双塔流程的精馏组效率只有40%-50%。当初我提出双塔流程的精馏系统效率(包括下塔)只有30%-40%的时候，被先生骂得狗血淋头！我必须坦诚指出，先生的评论仍然存在大的问题，首先制冷和精馏在空分装置中是连体婴儿的关系，空分装置的总效率是制冷效率和精馏效率的加权平均！无论是双塔流程还是新单塔流程都是开式热泵精馏流程！开式热泵精馏的效率是开式热泵效率和精馏过程效率的乘积！先生把制冷效率和开式热泵效率搞混了。开式热泵效率确实在50%-60%之间，而膨胀制冷的效率则是20%-30%！请先生思考一下。

氮液化效率估算
! B( W8 S* H) s0 F
氮气最小液化功0.27kWh/Nm3，液氮能质系数是1.78，膨胀机输出外功=液氮冷量，所以每得到1Nm3液氮，膨胀机输出外功是0.27/1.78=0.15kWh

2 X" _5 r* \6 J# H能质系数指冷量有效能与冷量的比值，热量的能质系数都在0~1之间，热量的能质系数必定小于1，但冷量的能质系数有可能大于1
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3 A; e0 Z$ l) {& N液氮冷量有效能+输出外功=0.27+0.15=0.42kWh，膨胀机等熵效率85%，则膨胀前气体的压力有效能≈0.42/85%=0.49kWh，由膨胀机等熵效率的定义，这个只能是近似。

设生产1Nm3液氮的氮压机功耗是x，氮压机和膨胀机增压侧等温效率都是75%，则增压后气体的压力有效能：
1 N% ]5 H( f! p(x+0.15)*75%=0.49kWh
8 d. G# h. \( t* R
解出x≈0.50kWh，所以氮气液化效率η=0.27/0.50=54%

实际还有换热器温差损失和冷损等，实际氮气液化效率在50%左右，与宝钢2#液化装置和林德科技报告中的结论一致。

压缩机效率和膨胀机效率对液化单耗的影响很大，机器效率越高，液化单耗越低。
; E& k- b  ]. h' u3 s4 L

我们20年前上了一套氮液化装置，川空产品，利用管网富余中压氮气来液化氮，参数如下：

* o: v* |2 E2 }5 X4 _7 W循环氮气量25000Nm3/h，压力2.0MPag，返回氮气压力20kPag，产量4800Nm3/h液氮

! w7 x8 U% C! R) [4 ]; [# y* Y可以计算一下液化单耗和效率。假设循环氮压机等温效率75%，那么循环氮气的压缩电耗是：
1 ]" g9 m& j+ x; H7 J( v! {4 U: Z
0 }& A+ J5 J, {& ~; N) u25000*101.3*300/273.15*ln((2.0+0.1013)/(0.02+0.1013))/3600/0.75=2938kW
5 e& K8 B; l/ Q5 y
/ O* A. K& @" ^0 Q8 I  l* `产量4800Nm3/h，所以单耗是：
3 t$ f- t$ u  [$ D* P8 M" i
2938/4800=0.61kWh/Nm3

氮气最小液化功0.27kWh/Nm3，所以液化效率是：

% v; n: P+ j" h, }0.27/0.61=44%

0 g- |7 j: Y- x' H+ A* _) j利用现有管网氮气，循环氮气压力不是最佳；另外川空膨胀机在国内算好的了，但效率与进口膨胀机比较，还是有点差距。如果用进口膨胀机，并且配液化专用循环氮压机，液化效率50%完全正常。

我说的精馏塔效率40%~50%，是包括所有损失在内的，如下塔损失、主冷损失、上塔损失、氩塔损失、氩冷凝器损失、过冷器损失、液体节流气化损失等都包括在内的，不是单独的下塔或上塔效率。单独的下塔效率70%~80%，效率相当高，上塔差一些，氩塔更差，主冷损失比下塔大。

尤总的液化效率20%~30%，差得太远了，不可能有市场。

   先生的氮气压缩机及涡轮增压机的机械效率基本上已经达到现在机械的最高水平，这个暂且不论。我现在坦诚指出先生的计算过程中存在的错误，请先生指教。
   一，先生计算过程完全未考虑正返流阻力及正返流换热温差对液化效率的影响，也未考虑部分压力氮气需要用于5返流气体换热液化节流膨胀的问题。这些因素对液化效率的影响是很大的，例例如正返流阻力导致的膨胀制冷压力降低及膨胀背压(返流气体阻力’加上用于液化的压力氮气将使大约15%的压力能不能用于产生膨胀功，当然也就不能产生焓降冷量冷量。至于正返流换热器温差隨着液化温度的降低，对液化效率的影响越大！
   我很欣慰先生已经认识到膨胀制冷的压力能转化为冷能的效率达不到70%-75%(先生的计算结果是54%)，但我必须指出先生的计算仍存在重大的错误！先生的计算过程如下，膨胀制冷前氮气压力能0,42KWh，在膨胀机绝热效率100%的情况下(膨胀机前温度大约120K)，可以得到膨胀功0,15KWh，膨胀制冷气体焓降0,15KWh，得到冷能0,27KWh，这当然这正确的。当膨胀机绝热效率85%时，膨胀制冷前氮气压力能0,49KWh，膨胀机输出功仍然是0,15KWn，先生认为其焓降是0,15KWh，得到的冷舱仍然是0,27KWh，这就有大问题了，膨胀制冷前氮气压力能从0,42KWh升高至0,49KWh。差值0,7KWh既然没有变成膨胀功，它更不可能变成冷能，它变成了热量！这个道理先生与我讨论深冷压缩时讲的非常清楚，先生怎么忘记了？！所以得到的冷能不是0,27KWh而是0,2KWh！是否如此请先生再思考一下。
. e0 k4 b! K% h* N& x7 R; G   至于林德科技报告和宝钢液化站我已②先生讨论过就不重复了！

  如果精确计算，0,49压力能绝热效率85%得到的膨胀功0,15KWh，冷能是0,216KWh！

) |1 A1 c" J7 r0 _# X+ C0 P5 \; S尤总对压缩和膨胀的概念还是有待提高，压缩会产生热量，但膨胀不会产生热量，即使膨胀效率是0，也就相当于节流，是等焓的，没有输出功，但仍会产生部分冷量，即所谓的节流效应制冷量。

6 |0 ^" |% z4 d, m+ h! {据说中国专利有超过40%是民科申请的，民科没有根基，天马行空，但民科并非一无是处。比如某个结论需要有5个步骤都成立才正确，民科往往有2~3个甚至4个步骤都是有道理的。

, N! \+ r0 v3 ]尤总对热力学第一定律和第二定律的理解还有待加强，哪来的0.07kWh?有效能不守恒！尤总又玩张冠李戴了。

内压缩流程氮液化单耗
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  深冷压缩时，绝热效率的下降表现为相对绝热效率100%时，压缩后气体温度的上升，温升部分的焓增即是实际压缩功和可逆压缩功的差值。同样深冷膨胀时，实际膨胀过程的温降小于可逆膨胀过程的温降，温降减少部分的焓值就是实际膨胀过程膨胀功和可逆膨胀过程膨胀功的差值，深冷压缩表现为焓增，深冷膨胀表现为焓降的减少，不是一个意思吗？强拗能改变这个事实吗？至于什么民科我就不与先生计较了！先生怼周远院士对空分一窍不通，怼厦大没有资格进行模拟计算论证，怼参加中船论证会的专家起哄说违心的讲话，怼(制氧技术)落后五十年只是一本教学笔记和文献汇编，怼我是民科还要加强对热力学第一第二定律的学习，先生的眼中除了先生自己大概只有法液空林德了！我终于知道先生为什么郁郁不得志了！气体的实际液化功在设定土楼程条件下一个简单的模拟计算就可以解决的问题，用得着扯天扯地吗？先生不是宣称拥有林德专用空分软件，难道解决不了一个实际液化功的计算问题吗？到此为止恕不奉陪！