外行学空分（252）一一液化装置和空分装置的联合（六）

Yb2021

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    无论是双塔流程还是新单塔流程的标准工艺方案，我们都是从精馏角度出发来考虑空压机出口压力的问题，却很少从空气开式热泵一膨胀制冷液化效率的角度来考虑空压机出口压力的问题，但一套完整的空分装置却是开式热泵精馏和开式热泵一膨胀制冷液化的联合装置，空分装置的能耗水平既决定于空气开式热泵精馏的效率也决定于空气开式热泵一膨胀制冷液化的效率，只有两者同时高效率才能提高空分装置的效率。但两者之间对用于液化的正流空气压力却存在不同的要求。
, N7 L; T% Q+ `) E+ X1 n% _+ p8 x  G    标准双塔流程工艺方案的小型空分装置为了实现冷量平衡，大型空分装置在制取较少数量的液体产品时，均采用直接提高空压机出口压力的工艺方案，从膨胀制冷角度来说当然还是单膨胀工艺方案。空压机出口压力为8-9bar，双塔流程标准工艺方案的小型空分装置可以实现冷量平衡，而双塔流程标准工艺方案和大型空分装置中的液氧产量大体可以达到氧气产量的10%，对于小型空分装置当然无法计算液体产品的边际液化单耗，而大型空分装置（液氧产量为气氧产量的10%）则可以计算出边际液氧产品单耗，液氧边际单耗在0.7-0.8kWh每标准立方米液氧（这个边际液氧单耗和双膨胀工艺方案液氧扣除值接近，但略高，但大大低于双塔流程标准工艺方案估算出的气氧液化单耗！）。但这样的工艺方案其实是极为不合理的。因为只有15%增压后的压力空气压力用于膨胀制冷提高增大制冷量外，其余压力空气除了少量液化外，80%以上的压力空气节流进入下塔（液化空气节流进入下塔是合理的，用液体膨胀机当然效率更高，节流膨胀效率也不低）其有效能效率基本上等于零！
2 e- P% G  @! k   只要对工艺方案稍加调整即可大幅度降低边际液氧产品单耗，工艺方案如下，空压机出口压力保持5.6bar不变，另增设增压机把空压机出口20%的空气增压至8-9bar，其中5%经主换热器换热后用于液化，15%涡轮增压后在主换热器换热后用于膨胀制冷。则双塔流程标准工艺方案的小型空分装置同样也可以可实现冷量平衡，而大型空分装置的液氧产量同样也可以达到氧气产量的10%，液氧边际单耗可以降低至0.2kWh每标准立方米液氧！对于双塔流程标准工艺方案的大型空分装置还有另外一个工艺方案，即空压机出口压力保持不变，另外增设空气增压机，将5%的压力空气增压至30-38bar，经主换热器换热后用于液化，则同样可以实现液氧产量占氧产量10%的目标，液氧边际单耗同样是0.2KWh！如果以液氧扣除值0.65KWh每标准立方米液氧进行核算，则改进后双塔流程标准工艺方案的核算气氧单耗将降低0.04-0.045KWh每标准立方米气氧，下降10%以上。其工艺方案仍然是单膨胀工艺方案。如果保持气氧单耗不变，则液氧核算扣除值则为0.2KWh每标准立方米液氧，这个扣除值已经低于液氧冷能有效能数值？！当然如果希望进一步提高液体产品数量或采用内压缩工艺方案，则需要提高增压机的压缩量并采用双膨胀工艺方案！但是液氧和气氧产量比例的不同，其边际液氧单耗（实际上目前核算方法，液氧单耗都是边际液氧单耗）也是不同的，随着液氧比例的升高而升高！只不过大家对此无视而已！
* l7 r6 q- s! E& ^/ ^: z2 v   总结如下，一，现在的双塔流程标准工艺方案，由于仅从精馏角度考虑问题，导致空气开式热泵一膨胀制冷液化效率极低（20%-25%之间，甚至低于20%），这才是双塔流程标准工艺方案小型空分装置和大型空分装置能耗水平差异巨大的真正原因！
% c( i  S, ~: z" T  L- J1 b4 z; o   二，空分装置空气开式热泵一膨胀制冷液化工艺方案优化的关健并不是采用单膨胀工艺方案还采用双膨胀工艺方案，而是用于液化的正流空气压力的高低，压力高则可以充分利用空分装置的返流气冷量冷能，反之则不能！优化的用于液化的正流空气压力是空气的临界压力。单膨胀工艺方案和双膨胀工艺方案开式热泵一膨胀制冷液化效率的巨大差距，原因并不在于高温膨胀机的制冷效率大大高于低温膨胀机的膨胀制冷效率，而是采用双膨胀工艺方案时，必然同时提高用于液化的正流空气压力及数量。从而提高了空分装置空气开式热泵一膨胀制冷液化效率的结果。

乡思美惠子

液氧单耗在0.7-0.8kWh每标准立方米液氧？液氧单耗这么低吗？这是液氧折换回来的气氧吧

Yb2021

不是，是通过直接提高空压机出口压力，而生产10%以内液氧产品的边际液化单耗。采用不同的工艺方案边际液化单耗差距巨大，可以低至0.1-0.2KWh。气氧实际液化功则比这个数据还要高一些。请联系前后帖。

Yb2021

只是液化单耗，不包括气氧单耗。