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[空分工艺] 外行学空分(277)一一新单塔流程标准工艺方案的改进(二)

本帖最后由 Sunqh 于 2023-3-15 21:25 编辑
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在双塔流程中增加液体产量
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在普通全低压双塔流程中,膨胀空气占比11%是由上塔底的氧气量和纯度决定的,这种流程的上塔上部仍然存在一定量的多余回流液。如果在双塔流程中对部分空气增压后再膨胀,就能多产液体。我可以用这种方法调整到上塔回流比与你的相同,然后看用部分空气增压膨胀的方法多产液体能耗如何。
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( A% a8 H8 x" H8 O首先尤氏单塔空气量50000,氧气量10000,氩400(这个偏大了,不管它,相同就行),那么生产氮气(含污氮)量是50000-10000-400=39600,你循环氮气液化量是22000,那么出上塔氮气总量是39600+22000=61600,液气比22000/61600=0.357143
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3 a# W2 X* p. e2 R: A. Q0 B) d普通空分出上塔氮气50000-10000-400=39600,与你的回流比相同,所需回流液氮量39600*0.357143=14143$ A$ C! O+ M5 z1 N( J

4 r: Z; W! {3 ?2 w当下塔有21%贫液空进入时,下塔最小液气比减小至0.45左右(这个可以计算出来),实际液气比可以取0.50,即提供给上塔顶的回流液氮量是进下塔空气量的50%,这样需要进下塔空气量是14143/50%=28286+ Y% Q* r' h+ z/ V* C

2 ?6 ?2 c! N& C- T- `7 O  H1 ]* n原来的11%膨胀空气保持不变,那么可以用来增压液化的空气量是50000*0.89-28286=16214,将这些空气增压至23.396bar,所需功耗是16214/10*log(23.396/5.5)=1020kW
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9 A+ x/ L8 Q% ^# f6 K5 ~所需液化的16214空气经膨胀机增压侧增压后,压力升至38bar,这个后面有计算。我不占你便宜,你在主换热器液化流量2500压力38bar的空气,我也液化这么多。. Z$ r# }% M+ m! v5 U: G+ `

- F8 }/ q* v( d* ~4 l3 c膨胀空气量16214-2500=13714,膨胀到4.45bar,再进入主冷冷凝。膨胀前温度173.44K,等熵膨胀功是13714*101.3*173.44/273.15*(1.4/0.4)*((4.45/(38-0.1))^(0.4/1.4)-1)/3600=-392.57kW,负数表示输出功。+ C. q6 F4 \, }  s. h. A3 C4 C

% d* {2 o. X9 k& `$ T- D0 I膨胀机效率取87%,这个效率是国内先进,国外一般,国外先进的目前90~91%,那么实际膨胀功是-392.57*0.87=-341.54kW
( _+ z: Y% u5 \0 X+ |8 F1 K
( ]- X/ h; `: p% z% u- A膨胀机增压侧所需功耗是16214/10*log(38/23.396)=341.54kW,与以上膨胀功正好相等。
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3 l5 d7 _+ h# ?6 e  w# I0 k可以计算出,膨胀后空气温度100K,这个用p2/p1=(T2/T1)^(1.4/0.4)容易计算出,实际上,以上的膨胀前温度173.44K正是在假定机后温度100K时推出的。/ A6 `6 q: l0 y% Q" v

: I+ c+ n% Y; }# y: j液氧单位冷量是0.16kWh/Nm3,那么增加液氧产量就是341.54/0.16=2135Nm3
( G" D6 ?6 _+ q$ u0 T. @
0 e4 z4 {& H0 j# {' m0 ]' N氧气液化单耗:1020/2135=0.478kWh/Nm3,比尤总的方法能耗低多了。3 C- z+ r0 ]; M6 M& r$ O5 J

- ]2 F9 P5 X4 N/ C, G  V! h1 q7 s8 w上塔下部回流液量没变化,因此氧纯度等不受影响。这个计算除了空气冷凝压力以外,并没有用到软件。尤总想搞空分流程开发,不仅空分知识要学习,计算能力也需加强。
) z* P0 |3 l* [9 F/ ~
2023-3-15 16:43:22
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本帖最后由 Sunqh 于 2023-3-16 08:53 编辑 ; ~' Q" m! ]8 t) |. I
+ A, U  D- V( t' o7 J" y
以上我选取膨胀机后温度100K可能有点偏高了,也许95K左右更合适,这样与冷凝温度更接近。但增加高压空气在主换热器液化和增压空气膨胀后,原来的膨胀机前温度可以大幅升高,所以总制冷量和液氧产量等与以上计算结果相比并不会减少。  K* q) F9 k! z3 I  h$ n' K

; I( b4 X5 A6 r3 n: p空气膨胀制冷时,高压比大温降往往比大流量小温降有效,因为这样得到的冷量与空气液化所需冷量更匹配更适应,其实所谓双膨胀液化流程效率较高,原因正在于此,适当扩大制冷温区是有利的,国外还有三膨胀液化流程,分级供冷效率更高。尤总的膨胀量很大但膨胀比很小,制冷温区小,这个方法是低效的,主要是尤总缺乏这方面概念。8 |2 X; B! W- k5 g$ V! v% E! H6 E
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在空分方面,尤总基本上还只能算是一点都不会的,不过民科也不需要会,会了就当不成民科了。
2023-3-16 08:37:35
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你可以比较一下,比如要将常温300K的氮气降温至低温90K,用两种方法
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6 a1 y# ~/ s" W( L第一种方法,用3台膨胀机,第1台膨胀机将氮气由300K降至230K,第2台由230K降至160K,第3台由160K降至90K' `8 R1 S8 c/ e0 h6 ?8 c% j

. B5 @/ ?& r( A2 v& E第二种方法,用1台3倍流量的膨胀机,由160K降至90K,160K以上的氮气都通过换热降温
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两种方法都能将氮气由300K降至90K,但显然第一种方法节能,第二种方法能耗大,尤总80%的空气都在同一个温度下膨胀制冷,这种方法的效率当然很低。这其实也是液化流程中双膨胀三膨胀比单膨胀能耗低的原因所在。
2023-3-17 09:03:48
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   请先生认真思考一下,先生既然认为氮压机出口压力5.4bar是正常的,为什么会认为4.2bar的空压机出口压力会偏低?要知道5.3bar压力氮气的冷凝温度和4.1bar压力空气是相等的,难道先生认为4.7bar压力空气和5.3bar压力氮气的冷凝温度相等。
2023-3-19 09:08:55 来自手机
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在一定压力下,纯组分如氮气的冷凝温度是一个确定的值。但不纯组分如空气的冷凝温度不是一个确定值,而是一个温度范围,“开始冷凝”与“全部冷凝”温度并不相等,在空分主冷冷凝空气压力下,后者要低2K多。你的空气需要全部冷凝,冷凝温度应取“全部冷凝”时的温度,这个温度也等于21%液空“开始蒸发”的温度。厦大报告中也是这么计算的,当然你也可以按“平均温差”计算,但要注意只能按“对数平均”,不能按“算术平均”,而且要考虑主冷液氧柱的静压力。
2023-3-20 09:10:02
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资料很全面,学习中
2023-8-14 07:34:50
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