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0.3atm7 J3 }9 G! z7 q
0 [1 H, \4 Z* w3 R3 O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
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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。2 E" L: }4 u8 H; V1 H, e
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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- D9 j: _; k* o! d' W. Y
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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)=0.7656 `; L" U6 X: L) c. \* X) k" M
4 y5 v; J! _' m! k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。
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5 u/ S( P2 a! ?! ], Q; I# \尤总双热泵方案中压缩功占双塔流程压缩功的比例是:! a. w* C) e# ?- P4 Y! W& W8 c
(0.745+0.765)/1.730=0.873
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1 ?& z. z y4 [3 t3 @再看分离功,双塔流程是0.21*ln(1/0.21)+0.79*ln(1/0.79)=0.514! v& R% M; d. k5 d
尤总双热泵方案是:
) a) P6 V# X. w, }& o0.553*(0.38*ln(1/0.38)+0.62*ln(1/0.62))+0.447*(1*ln(1/1))=0.3670 |3 j* _7 f4 S L1 o6 Q4 k* I
尤总双热泵方案的分离功是双塔流程的0.367/0.514=0.714
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; w/ z3 }8 S9 _& Z5 Y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。
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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% M; l% n% f! h& ?5 A* Z, T9 q
" g ^% ?& H* c' K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! |