外行学空分（277）一一新单塔流程标准工艺方案的改进（二）

Sunqh · 发表于 2023-3-15 16:43:22

本帖最后由 Sunqh 于 2023-3-15 21:25 编辑

在双塔流程中增加液体产量

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。

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

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

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

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

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。

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。

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

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。

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。

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

氧气液化单耗：1020/2135=0.478kWh/Nm3，比尤总的方法能耗低多了。

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。

Sunqh · 发表于 2023-3-16 08:37:35

本帖最后由 Sunqh 于 2023-3-16 08:53 编辑

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。

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。

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。

Sunqh · 发表于 2023-3-17 09:03:48

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

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

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

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。

Yb2021 · 发表于 2023-3-19 09:08:55

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。

Sunqh · 发表于 2023-3-20 09:10:02

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。

tlsxnqxc · 发表于 2023-8-14 07:34:50

资料很全面，学习中

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