为什么双塔流程的塔板数要增加?下塔由12块增加到40块,上塔由33块增加到45块后,上下塔所需回流液体量大幅减少,在保证氧氮气纯度和产量等满足要求的前提下,膨胀空气量可以增加到空气总量的30%即15000左右,液氧产量可以增加到1400Nm3/h左右。论证报告中膨胀空气量只有7000,液体产量592。空压机功耗不变。/ d/ V8 Z0 h0 C! h: U- W
& ~1 ?8 F( E0 P( A3 z2 @双塔流程的液氧产量增加到1400后,再以0.5的系数折抵电耗,这样双塔流程的制氧单耗比尤氏单塔所有8种工况中的任何一种都低。
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# c' E* `4 @6 `/ m8 a) K可以比较一下双塔流程上塔与尤氏单塔的液气比L/V。
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2 ]5 Y. ?- B7 ?$ x, A# ^6 H U8 k上塔提馏段,蒸发氧气量=(50000-15000)/1.3=26923,引出氧气量=10000-1400=8600,所以上升气量=26923-8600=18323,回流液量=18323+10000=28323,液气比L/V=28323/18323=1.546* b. }# y6 Y" s- W% ~# I2 n
, e% I( @% c7 I1 I' e1 O尤氏单塔提馏段,循环氮气量32830,蒸发氧气量=32830/1.39=23619,液氧产量420(工况1),引出氧气量=10000-420=9580,所以上升气量=23619-9580=14039,回流比R=24039/14039=1.712,尤氏单塔提馏段液气比L/V大了很多,对氧纯度不利。5 g/ Y5 x" m4 ~7 i1 ]
" T% V8 \( J" w- A上塔精馏段,下塔液气比0.53,则送上塔液氮量=35000*(1-0.53)=16450,上塔氮气量(含污氮气)=50000-10000=40000,所以液气比L/V=16450/40000=0.411,都不考虑液氮汽化率和潜热差异,以下尤氏单塔也一样。
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7 K5 o4 @5 H I/ o9 [8 x尤氏单塔精馏段,氮气+污氮气=52830+20000=72830,回流液量32830,L/V=32830/72830=0.451,尤氏单塔大了将近10%. H# ^6 K) c- W: E) X ?! c) M; C! H
, X1 H/ U. Z" Z! P8 T1 r# C( g5 t再考虑最小液气比差异,上塔精馏段有氧含量40%的液空进入,1.3bar压力下平衡气相14.9%,最小L/V=0.149/0.4=0.373,都近似以塔顶氧含量0计,尤氏单塔也一样。尤氏单塔21%气相空气进料,与之平衡的液相中氧含量50.6%,最小L/V=0.21/0.506=0.415,0.415/0.373=1.11,尤氏单塔最小L/V大了11%,与实际大了10%基本相符。
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4 _! t7 m0 b% X1 }; u: }7 }所以说,双塔流程的膨胀空气量增加到15000后,上塔提馏段液气比仍然好于尤氏单塔,而精馏段基本相当。/ `6 p, [# m8 }
, s2 f: O+ a0 z3 Y4 P' h( W当然,二元计算氧纯度99.6%实际就是生产95%氧气,因为空气中的氩绝大部分都会留在氧气中。
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