空分之家

 找回密码
加入空分之家

QQ登录

只需一步,快速开始

微信登录

微信扫码,快速开始

楼主: Yb2021

[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)

[复制链接]
发表于 2023-3-15 16:43:22 | 显示全部楼层
本帖最后由 Sunqh 于 2023-3-15 21:25 编辑 4 e( C6 D+ S) @3 ]6 y/ k1 u( `+ o
+ `3 G+ k/ _& s) e
在双塔流程中增加液体产量
6 r- O* ^! K/ u/ y: N8 T7 a" j: m+ m" R5 |
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。
8 l+ r$ w+ V, l  W* T4 E8 a) T* c- K# [3 a+ A1 S
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
' B1 I, ^; |) G; x& b& f* @: Y) N/ o. S7 a
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
. {8 P  w) O* o4 O3 [' ^
3 t: _2 M% S+ d0 ?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%=282862 w. x1 m: p$ [0 c  q3 H% h  @: a7 }

6 U" L9 I" X2 E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)=1020kW0 z9 D9 w( G9 @1 W

& X" Q2 }6 [; d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。
) I0 Y" ]0 X3 [: V. c; y. z. F6 W% i! k
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。
; _4 [# A9 g% X+ |4 W( I- v
2 A6 Q1 X, U9 o% e4 p9 i) m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
9 l  J  f6 h/ W  \+ K5 l
- t- E- ]+ L; t9 B* z1 }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。
/ ^. z  R5 }2 q$ ^, F
( ]5 m5 V" |+ p7 \" H* c) }: ?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。, V) M; H4 h# x& n
' J) Z8 K. S9 B" L) ^3 M
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
) F, U; {- P" R( r; i# a- e- }* ^, K: m6 |( E; y/ l' u8 x
氧气液化单耗:1020/2135=0.478kWh/Nm3,比尤总的方法能耗低多了。
) ^6 \2 Z2 A. X5 U/ f/ f8 D) ^% t+ q+ v9 G4 U2 G& T) X
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。
1 w* _! _; x$ _4 ~$ t( k7 ~
发表于 2023-3-16 08:37:35 | 显示全部楼层
本帖最后由 Sunqh 于 2023-3-16 08:53 编辑
6 k# ?1 S! g+ {& O
$ p4 ^" g( E* X, t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。
( [6 K) s+ r% @9 w  y4 [* ~! u: N! W6 v  i1 w5 F$ V* j% o2 n
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。' `1 ^8 I0 Z" l0 A& P& R0 K/ N) C; G! o

1 o: V/ I# g' h2 R0 [% V: t" O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。
发表于 2023-3-17 09:03:48 | 显示全部楼层
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
1 R0 m. i& T, d' F( I
2 ]  m7 L+ L! B; F; r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
2 c1 \6 n' ]/ y( Z0 A3 u9 I: e  J0 X% n6 |0 s1 c
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3 c8 |1 O) C" l1 {3 e2 H* n

, b$ J4 i0 f8 X! L- w9 L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。
 楼主| 发表于 2023-3-19 09:08:55 来自 | 显示全部楼层
   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。
发表于 2023-3-20 09:10:02 | 显示全部楼层
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。
发表于 2023-8-14 07:34:50 | 显示全部楼层
资料很全面,学习中
您需要登录后才可以回帖 登录 | 加入空分之家

本版积分规则

关闭

站长推荐上一条 /1 下一条

快速回复 返回列表 客服中心

帮助文档|清除痕迹|广告位|Archiver|手机版|小黑屋|空分之家 ( 鲁ICP备10016836 )

GMT+8, 2024-12-26 01:14 , Processed in 0.091604 second(s), 23 queries .

Powered by Discuz! X3.4

© 2001-2023 Discuz! Team.

快速回复 返回顶部 返回列表