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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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
( A" q6 b3 ~3 Q3 q: v0 v; G8 _3 ^ i/ Q8 _
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。8 i( b' e R& u9 Y3 U+ s) ~
, k+ d5 C" ?4 m# f) B) `/ e) 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)=0.745
7 W7 R% ?2 {8 T( D# y& i8 U
$ C* r, ]8 P& ^' d0 c9 M+ ~* a7 ^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)=0.7654 h8 O: {+ |) W2 b) P
: |. Z. Y/ G$ S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。
' m* N; V/ \9 `7 Q' I; F8 l/ U9 W' y, r7 |! }
尤总双热泵方案中压缩功占双塔流程压缩功的比例是:
- E+ o- ^6 G9 N+ O8 r$ W; @! q(0.745+0.765)/1.730=0.873( A1 h: F4 U! Q6 e& q
5 z8 d K- \8 A
再看分离功,双塔流程是0.21*ln(1/0.21)+0.79*ln(1/0.79)=0.514) q% G, n6 l4 {* ?( A# m' a
尤总双热泵方案是:* w8 K1 o3 j) K( N. c0 h
0.553*(0.38*ln(1/0.38)+0.62*ln(1/0.62))+0.447*(1*ln(1/1))=0.367; e2 z! q' p, c3 |
尤总双热泵方案的分离功是双塔流程的0.367/0.514=0.7147 V5 ~! D1 l9 ]8 j
! t: d; w9 l. d: [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。
5 i9 x8 F7 j+ Z/ j, P
: p6 V) D5 `' F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%
: @5 i) O( a3 N4 V
* }6 r7 A# l+ o6 U, c7 ^& X% l! S# j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! |