外行学空分(173)一一真实气体成分下的新单塔流程(一)

Yb2021

  厦大论证报告对新单塔流程在氧氮二元物系下的工艺方案进行了初步的展开，但空气只是近似的氧氮二元物系，真实的空气组成是一个氧氮氩三元物系（还有氦氖氪氙等稀有气体），氧氮氩三元物系精馏工艺方案相对于氧氮二元物系精馏工艺方案要复杂得多，有许多氧氮二元物系精馏工艺方案完全没有涉及的问题需要解决。第一个问题氧氩氮三元物系依次精馏的顺序及隔板模型优化组织方案问题。二是开式热泵供冷供热方案问题。
1 k, a% s  I1 ]: }7 `% z0 ]. p      氧氩氮三元物系就精馏组织方案而言，按照依次精馏顺序的不同共有两个方案，一是依次精馏第一精馏塔为氮一氩氧精馏塔近似氧氮精馏塔，从依次精馏第一精馏塔顶部得到纯度合格的氮气产品，从依次精馏第一精馏塔底部得到氧氩混合气体（以氮气含量为工艺指标，含氩4.5%，含氮0.2%-0.5%，其余为氧组分）。依次精馏第二精馏塔为氮氩一氧精馏塔近似氧氩精馏塔，以依次精馏第一精馏塔底部的氧氩混合气体为原料气，在依次精馏第二精馏塔底部得到纯度合格的氧气产品。氧气产品纯度99.5%-99.8%（含氩0.2%-0.5%，氮气含量微乎其微），从依次精馏第二精馏塔顶部得到合格工艺氩气（工艺氩气中的氧含量在1PPM以下），如果工艺氩气纯度达不到指标（氮气含量）则需要依次精馏第三精馏塔，氮一氩氧精馏塔近似氮氩精馏塔进行脱氮，以保证精氩产品纯度。
    二是依次精馏第一精馏塔为氮氩一氧精馏塔近似氧氩精馏塔，从精馏塔底部得到纯度合格的氧气产品，氧气产品纯度99.5%-99.8%（含氩0.2%-0.5%，氮气含量微乎其微），从依次精馏第一精馏塔顶部得到氮氩混合气体（以氧含量为工艺指标。含氩约1.2%，其余为氮气及少量的氧组分）。依次精馏第二精馏塔为氮一氩氧精馏塔近似氮氩精馏塔，从依次精馏第二精馏塔顶部得到纯度合格的氮气产品，从依次精馏第二精馏塔底部得到工艺氩气（氧氩混合气体，以氮气含量为工艺指标），如果氩气产品纯度达不到精氩产品纯度指标。则还需要依次精馏第三精馏塔，氮氩一氧精馏塔近似氧氩精馏塔又称为脱氧塔以保证精氩产品纯度指标。以上两个氧氩氮三元物系依次精馏工艺方案中，以第一依次精馏组织方案为合理，有利！而第二依次精馏组织方案只在制取纯度99.5%（含氩0.5%以下）氧气产品，不提取氩组分也不要求高氮气产品提取率的情况下才是合理有利的！
2 Z1 x6 T1 |" T    除了两个依次精馏组织方案外，还有在依次精馏基础上的隔板模型优化组织方案。
    从供冷供热开式热泵而言，有以氮气为循环工质的单开式热泵供冷供热方案，以空气，氮气为循环工质的双开式热泵供冷供热方案，以空气，氮气，工艺氩气为循环工质的三开式热泵供冷供热方案。当然还有以空气为循环工质的一拖多开式热泵供冷供热方案即基于目前双塔流程的氧氩氮三元物系精馏工艺方案！
    不同的产品方案，不同的精馏组织方案加上不同的开式热泵供冷供热方案构成不同的氧氩氮三元物系精馏工艺方案。

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双塔流程的小型空分装置的单位气氧电耗之所以和大型空分装置的单位气氧电耗存在很大的差距，根本的原因并不在于小型空分装置的工程条件(换热器温差，正返流阻力损失及散冷损失)和大型空分装置的差异，其中换热器温差和正返流阻力损失小型空分装置和大型空分装置并无差异，小型空分装置的散冷损失当然比大型空分装置大，小型空分装置的设备性能参数也比大型空分装置的设备性能参数差，这都会使小型空分装置的能耗比大型空分装置的能耗高，但这种差异只会使小型空分装置的能耗比大型空分装置的能耗高20%-30%！但现在的双塔流程的能耗比大型空分装置的能耗高50%以上是非常常见的，最重要的原因在于小型空分装置的散冷损失大，设备性能参数差，可以用于膨胀制冷的空气数量又是固定的，唯一的办法是提高空压机出口压力来增加制冷量，而空压机出口压力的提高，85%的能耗又被节流阀消耗，只有15%用于膨胀机制冷，而空压机出口压力的提高又使压缩比提高，在绝热效率不变的情况下，等温效率大幅度下降，双塔流程的小型空分装置的能耗不高才怪了！