外行学空分（254）一一液化装置和空分装置的联合（八）

Yb2021

# s* i8 T  F3 y2 w1 y3 Z   空分装置本质上都是空气开式热泵精馏分离和空气开式热泵一膨胀制冷液化的联合装置。前帖介绍了双塔流程的标准工艺方案及优化后的新标准工艺方案。优化后的双塔流程新标准工艺方案和原标准工艺方案相比，增加了增压机把原标准工艺方案空压机出口纯化后的空气（压力5.5bar）中的5%-7%增压至38bar，作为正流液化空气，从而大幅度提高了开式热泵一膨胀制冷液化效率，使双塔流程新标准工艺方案的液氧产量达到气氧产量10%左右。当然也就提高了新双塔流程标准工艺方案空分装置的效率（以所谓双膨胀工艺方案气氧液化单耗0.65KWh每标准立方米液氧作为扣除值，则气氧核算单耗相比双塔流程标准工艺方案下降15%左右）。
    新单塔流程的标准工艺方案当然也存在同样的问题。氧氮氩三元物系精馏分离的新单塔流程有三个基本的工艺方案。第一个基本工艺方案，空压机出口压力4.2bar，其中55%的压力空气用于膨胀制冷，45%的压力空气进入设置在空分塔底部的空气冷凝器中冷凝为液空，过冷后分别作为粗氩冷凝塔的冷源及空分塔精馏段回流液。另外占原料空气数量44%的返流氮气两段压缩至5.4bar，在主换热器换热站进入设置在空分塔底部的氮气冷凝器中冷凝为液氮，过冷后送至空分塔顶部作为回流液。第二个基本工艺方案，空压机出口压力4.2bar，其中80%用于膨胀制冷，20%在主换热器换热后进入设置在空分塔底部的空气冷凝器中冷凝为液空，过冷后送至空分塔精馏段作为回流液。占原料空气数量44%返流氮气两段压缩至5.4bar，在主换热器换热后进入设置在空分塔底部的氮气冷凝器中冷凝为液氮，过冷后送至空分塔顶部作为回流液。另外占原料空气数量25%的返流工艺氩气压缩至2.3bar，在主换热器换热后进入设置在空分塔底部的工艺氩气冷凝器中冷凝为工艺氩气液体，过冷后送至粗氩冷凝塔顶部作为回流液。第三个基本工艺方案，空压机出口压力4.2bar，其中15%的压力空气用于膨胀制冷，85%压力空气在主换热器换热后进入设置在空分塔底部的空气冷凝器中冷凝为液空，过冷后分别送至空分塔精馏段和粗氩冷凝塔冷凝器。占原料空气数量44%的返流氮气压缩至2.1bar，在主换热器换热后进入设置在空分塔液空入口处的氮气冷凝器中冷凝为液氮，过冷后送至空分塔顶部作为回流液。
    相对于双塔流程的原标准工艺方案，第一个基本工艺方案，空压机压缩功耗加氮压机压缩功耗是双塔流程标准工艺方案空压机压缩功耗的120%-125%，第二个基本工艺方案，空压机压缩功耗加氮压机压缩功耗加工艺氩气压缩功耗是双塔流程标准工艺方案空压机压缩功耗的130%-135%左右。第三个基本工艺方案空压机压缩功耗加氮压机压缩功耗是双塔流程标准工艺方案空压机压缩功耗的95%！
) j: q+ d$ t+ }6 x    如果从开式热泵精馏角度分析，第二个基本工艺方案最优，第一个基本工艺方案次之，第三个工艺方案最差。其中第一个基本工艺方案液氧产量占气氧产量的10%-15%，第二个基本工艺方案液氧产量占气氧产量的20%左右，第三个基本工艺方案液氧产量占气氧产量的2%-3%，略高于双塔流程原标准工艺方案。如果以气氧液化单耗0.65KWh每标准立方米液氧扣除值进行核算（是否合理前帖已经讨论过了，可以参阅一下）则第三个基本工艺方案，气氧单耗指标最优，比双塔流程原标准工艺方案低5%以上，而第一个基本工艺方案和第二个工艺方案则和原双塔流程标准工艺方案伯仲之间。如果以气氧液化单耗0.5KWh每标准立方米液氧进行核算，则第三个基本工艺方案的气氧单耗指标仍然比双塔流程原标准工艺方案低5%以上。而第一个基本工艺方案和第二个基本工艺方案的气氧单耗指标均高于原双塔流程标准工艺方案！
    其实和原双塔流程标准工艺方案一样，新单塔流程的基本工艺方案也只是从开式热泵精馏角度考虑问题，而没有从开式热泵一膨胀制冷液化的角度考虑问题，用于液化的正流空气压力太低（相对于双塔流程标准工艺方案更严重），致使开式热泵一膨胀制冷液化效率太低！当然也可以采用同样的办法提高开式热泵一膨胀制冷液化效率，从而提高全装置的效率，即增设增压机把纯化后的压力空气（压力4.1bar）5%-7%增压至30bar在主换热器换热后用于液化，则这样情况下，新单塔流程的新基本工艺方案一，液氧产量占气氧产量的比例将从10%-15%提高至25%以上，新单塔流程的新基本工艺方案二，液氧产量占气氧产量的比例提高至35%以上，新单塔流程标准工艺方案三，液氧产量占气氧产量15%左右。无论气氧液化单耗是0.65KWh每标准立方米液氧还是0.5KWh每标准立方米液氧，气氧单耗指标均大幅度度低于原双塔流程标准工艺方案也优于双塔流程新标准工艺方案！而在新单塔流程基本工艺方案中，方案二最优，方案一次之，方案三最差！
  B6 R: _3 J- f+ ?  d" S2 R   不认真考虑各种工艺方案下空气开式热泵一膨胀制冷液化效率，甚至于把膨胀制冷效率当做空气开式热泵一膨胀制冷液化效率，在不对双塔流程标准工艺方案进行优化的情况下，以该标准工艺方案的边际液化单耗作为核算扣除值，进行空分装置的能耗核算，既不符合多产品装置能耗核算基本规则，也不合理只能制造混乱。