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 a9 T# k1 J# {
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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。
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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
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5 R k/ q) p5 F; E d- [' @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
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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。* ^$ S% ^5 y8 g" k% F
/ ]9 h0 ~$ q9 |$ n! {. L7 @尤总双热泵方案中压缩功占双塔流程压缩功的比例是:
8 [: l# ]9 R" D# M* L7 D6 J- @(0.745+0.765)/1.730=0.873$ C$ L- @7 V" k; W% ^0 X# w
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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)=0.5141 [" {( a" U: c# a* H" a/ Z- q% @8 h
尤总双热泵方案是:
! L9 N _+ h4 X T9 M9 s. a0.553*(0.38*ln(1/0.38)+0.62*ln(1/0.62))+0.447*(1*ln(1/1))=0.3677 r% P) w, D# a! _( y# ]
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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+ n" I4 T5 l) I+ p" O8 {2 F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。* j0 Q/ n6 j% A& b" ]9 e9 r
& n* h$ q$ ^# m9 v9 {3 ~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% D8 t' A; b# L5 k& [2 `6 @
- V( Y( L! e3 r8 e# o- {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! |