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0.3atm3 R/ n, Y+ w2 C2 W/ S" N
( [) i0 F1 Y; W0 A5 v) 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。7 N' Q$ X6 t! d( x
% j' [# X2 A0 _! v1 U4 d1 r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)=0.7456 h2 ~3 o% ^/ }( `! s s; j
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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)=0.765# t) ?4 d" Z! Z/ L
- P6 m0 s5 b2 x p# R; P* U
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。3 @' V) s" P( { K7 n: D
* E9 P$ Y; _" ^- @9 Y- p4 `6 _
尤总双热泵方案中压缩功占双塔流程压缩功的比例是:
c% }+ m. @9 J5 F( }9 X4 Q(0.745+0.765)/1.730=0.873
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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
3 ^9 _& _% ]9 N7 ? R* a# L尤总双热泵方案是:
L3 |3 h$ q( g( S: B0 w% t0.553*(0.38*ln(1/0.38)+0.62*ln(1/0.62))+0.447*(1*ln(1/1))=0.367
# [7 i, z- y( f" x2 w8 E7 Y# E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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3 h, K' B# W( G. T+ r' F- {+ r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 r% R; s& D4 e, ^
V0 ]. J& ?5 i+ g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%1 q8 Z# N7 t; U$ F& t, \
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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! |