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发表于 2022-3-12 12:41:44
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空气近似氧氮二元组分,氧0.21,氮0.79,上塔100%纯氧,下塔顶100%纯氮,上塔底压力1.35atm,主冷平均温差1.6K,下塔阻力取0.1atm(筛板与规整填料平均),空压机出口至主换热器冷端(下塔底)差压0.3atm9 F2 q7 w0 ^( Q' v
# H$ `8 g3 X2 F$ A; D2 Y在双塔流程中,下塔富氧液空中氧含量是0.38,那么提供给上塔的回流富氧液空量是0.21/0.38=0.553,而提供给上塔的回流纯液氮量是1-0.553=0.447- q6 F" T6 {1 }
; h' m& V. x0 E0 ^, }8 r, o双塔流程中,由上塔底压力1.35atm和主冷温差1.6K,计算出下塔顶氮气冷凝压力5.24atm,则空压机出口压力5.24+0.1+0.3=5.64atm,压缩功是ln(5.64)=1.730,RT0和效率等都省略了,以下用同样方法计算。
. z# l8 L- [. H# ]. L2 a& F k5 w' j0 G1 j! N& R2 q- ]% v8 P
尤总的富氧液空和纯氮气双热泵方案,氧含量0.38的富氧空气量0.553,由上塔底压力1.35atm和主冷平均温差1.6K,计算出富氧空气冷凝压力是3.55atm,则富氧空气压缩机出口压力是3.55+0.3=3.85atm,富氧空气压缩机功率是0.553*ln(3.85)=0.7455 G& Y q- ~1 _4 U
; V& X/ b5 P$ }+ P' H
尤总方案中需要压缩的纯氮气量是1-0.553=0.447,纯氮气冷凝压力与双塔流程相同,则尤总的氮压机出口压力是5.24+0.3=5.54atm,氮压机功率0.447*ln(5.54)=0.765
9 H3 N! W. e* r" w' R, ~( i6 J6 D* f/ L. K. s% B: H' W
以上尤总双热泵方案中,提供给尤氏单塔的回流富氧液空量和回流液氮量都与双塔流程相同,可以认为精馏效果也相同,比如都是得到0.21的纯氧和0.79的纯氮。% N' F% G( L8 Y; o3 A
) H- I& T, |! i1 N
尤总双热泵方案中压缩功占双塔流程压缩功的比例是:
8 W% s) V- X* A- v# {+ H(0.745+0.765)/1.730=0.873
% c- ~: C7 h. P8 |% j, J
+ i6 X( b1 D5 d% @$ Z( }再看分离功,双塔流程是0.21*ln(1/0.21)+0.79*ln(1/0.79)=0.514
3 s9 _- W$ C. i) j! p尤总双热泵方案是:
4 f4 U1 b7 a6 D0.553*(0.38*ln(1/0.38)+0.62*ln(1/0.62))+0.447*(1*ln(1/1))=0.367
2 F! q3 f" W3 F尤总双热泵方案的分离功是双塔流程的0.367/0.514=0.714
6 L" k9 E5 I5 p' k4 f$ W7 j7 _4 m. N( x
也就是尤总用87.3%的功耗,只完成了71.4%的分离功,效率是提高还是降低再明显不过了。; j" I0 c% a4 S8 t8 q! q* |3 }
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尤总双热泵方案的效率比双塔流程降低了(0.873-0.714)/0.873=18%
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7 \7 {0 i! G& b1 T4 F, ~. D t尤总只看到下塔“消耗”了精馏冷量,却没看到下塔产生了分离功,所谓“只知其一,不知其二”,说的就是外行。下塔是空分几个塔中效率最高的,尤总反而要取消它,倒行逆施也! |
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