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0.3atm
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9 e5 a5 K0 c. z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+ r& }& d: F# L& K9 P& g
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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。" b4 K0 k9 e( l$ |
: \8 d7 u8 t! @/ D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)=0.745
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' J* r- k9 j3 G; O! k3 H3 B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# W3 {" L$ N# ~7 Z; ?; O7 w
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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。/ E( `* o7 I4 J- r
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尤总双热泵方案中压缩功占双塔流程压缩功的比例是:' u! N; M' g7 P+ E% R
(0.745+0.765)/1.730=0.8739 M5 w1 N8 o5 P C7 ^9 q' y
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再看分离功,双塔流程是0.21*ln(1/0.21)+0.79*ln(1/0.79)=0.514
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0.553*(0.38*ln(1/0.38)+0.62*ln(1/0.62))+0.447*(1*ln(1/1))=0.367
, e* r, E: C E尤总双热泵方案的分离功是双塔流程的0.367/0.514=0.7148 K: u/ U: r0 J- S4 ^6 U
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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。4 m+ N1 p6 D$ [3 a
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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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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! |