外行学空分(179)一一新单塔流程的全液体空分另一个工艺方案

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   在176帖子里，已经介绍了一个全液体空分的新单塔流程的工艺方案，并与相同产品方案的双塔流程进行了能耗比较。它是建立在新单塔流程的空分塔第三方案基础上的工艺方案。现在介绍一下建立在新单塔流程的空分塔第二方案(和新单塔流程的小型空分装置的工艺方案一致)基础上的全液体空分工艺方案。
    简单重复介绍一下产品案和双塔流程的主要参数。
     液氧产量3000NM3。
7 J" w+ c$ z3 L' Y7 a, a     液氮产量1300NM3。
0 [1 J* t4 I; ]8 k. d( V: a# P    液氩产量100NM3。
0 f8 ^. Q/ U$ v- X7 @- ]) I    标准状态干空气15000NM3经两段压缩至5.6bar，纯化后压力5.5bar进一步增压至48.1bar，循环增压机流量37000NM3，其中5500NM3经主换热器换热全部液化后进入下塔，其余经涡轮增压后进入主换热器换热后进入高压膨胀机膨胀制冷，膨胀机的背压5.33bar，膨胀机后的空气9500NM3在主换热器中与返流气换热后进入下塔。其余膨胀后空气在主换热器换热回收冷量后返回增压机进口。
   和双塔流程对应的新单塔流程工艺方案叙述如下。
   标准状态干空气15000NM3经两段压缩至4..3bar，纯化后压力4.2bar，进一步增压至38bar，增压机压缩流量31500NM3。其中5500NM3在主换热器中与返流气换热后全部液化减压进入设置在空分塔底部上的压力空气冷凝器。其余空气经高压膨胀机涡轮增压后与返流气换热后进入高压膨胀机膨胀制冷，膨胀机背压是4.1bar，其中1100NM3在主换热器换热后部分带液节流减压进入设置在空分塔底部的空气冷凝器，其余部分膨胀机后的空气换热回收冷量后返回增压机进口。纯化后末增压压力空气数量8400NM3经低至膨胀机输出功涡轮增压后冷却至常温与返流气换热后进入低压膨胀机膨胀制冷，膨胀机背压1.25bar，膨胀空气进入空分塔参与精馏。另有8000NM3氮气经主换热器复热后在常温下两段压缩至5.4bar，与返流气换热后进入设置在空分塔底部上的压力氮气冷凝器中，氮气液化为液氮，经与污氮氮气换热过冷后进入空分塔顶部其中1300NM3液氮作为产品引出，其余作为回流液，空气冷凝器中冷凝的液空6600NM3，经与返流氮气污氮气换热过冷后，其中3800NM3送至粗氩冷凝塔冷凝器作为冷源。气化后的空气与低至膨胀机后的空气汇合进入空分塔参与精馏，其余2800NM3液空送至空分塔中部作为回流液。
   与双塔流程相比，新单塔流程增加了8000NM3氮气常温压缩功耗500Kwh，空压机功耗减少230Kwh，循环增压机流量减少5500NM3，功耗减少500Kwh。和双塔流程相比总功耗减少230kwh。核算气氧单耗指标降低0.07Kwh每标准立方米气氧。
  `7 Z  p% d4 p; H- ^7 H: v1 M* k% m      对几个问题做一个简单说明，一是新单塔流程工艺方案中用于液化的空气压力从48bar降低至38bar，5500NM3空气能否全部液化？48bar的压力空气冷凝温度和38bar压力空气的冷凝温度其实完全一样，38bar是空气的临界压力。但是新单塔流程工艺方案中增加了8000NM3返流氮气，除了使5500立方米38bar的压力空气全部液化外还有富余。高温膨胀机膨胀后的空气可以部分带液进入空气冷凝器（可以减少用于液化的压力空气数量，增加高温膨胀机空分数量）。
   二是双膨胀机方案的选择，低温膨胀机进口温度应尽可能控制较低，一方面便膨胀制冷后的空气过热度减小有利于精馏，也有利于提高低温膨胀机出口有效能效率。另一方面提高高温膨胀机的进口温度，使总体制冷效率得以提高。

在双塔流程中，同时制取液氧产品，其液化单耗低于外置的气氧实际液化单耗，而同时制取液氮产品，其液化单耗高于外置的氮气实际液化单耗，同样氧气和氮气的内压缩也是同样的情况。