带氧气增压器的空分流程[资料]

带氧气增压器的空分流程[资料]带氧气增压器的空分流程[资料] 带氧气增压器的空分流程【摘要】带氧气增压器的空分流程在常规的增压膨胀机制冷、分子筛吸附净化的空分流程的基础上，加上一台利用主冷液氧液面高度的氧气增压器(即辅助冷凝器)，使出冷箱的氧气压力达到1(7~2(0 bar(1bar=105Pa，下同)的空分流程，就是本文要讨论的内容。设置氧气增压器的目的，是使用氧压力不高的用户能直接使用出空分设备的氧气，或者是降低氧气再加压时的投资和压缩功耗。80年代末、90年代初进口的首钢30000m3,h空分设备(林德公司生产)、武钢3000...

带氧气增压器的空分流程 [资料] 带氧气增压器的空分流程【摘要】带氧气增压器的空分流程在常规的增压膨胀机制冷、分子筛吸附净化的空分流程的基础上，加上一台利用主冷液氧液面高度的氧气增压器(即辅助冷凝器)，使出冷箱的氧气压力达到1(7~2(0 bar(1bar=105Pa，下同)的空分流程，就是本文要讨论的内容。设置氧气增压器的目的，是使用氧压力不高的用户能直接使用出空分设备的氧气，或者是降低氧气再加压时的投资和压缩功耗。80年代末、90年代初进口的首钢30000m3,h空分设备(林德公司生产)、武钢30000m3,h空分设备(2套，林德公司生产)，近年进口的宝钢72000m3,h空分设备(APCI生产)和马钢35000m3,h空分设备(法液空生产)等，都采用了这种流程。氧气增压器K4能使出空分设备冷箱氧气压力提高的原理见图1。从图可见，借主冷液氧柱的高度H，使氧气增压器K4 中的液氧静压提高，从而使出氧气增压器K4的氧气压力相应提高。液氧柱高度H由主冷的液面高度H1及主冷液氧抽口到氧气增压器液氧进口之间的垂直液柱高度H2两部分组成。 6000m3,h以上的大型空分设备，其主冷与氧气增压器安装位置的高度差，可使出冷箱的氧气压力提高到2bar以上。然而，利用氧气增压器所能达到的氧气压力，不仅与这个高度差有关，还必须保证氧气增压器中液氧沸腾与空气冷凝之间有必要的温差。一般来说，是这个温差制约了所能达到的氧气压力。采用规整填料上塔后，由于上塔阻力减小，使空透排压相应降低，达到了节能的目的。但是由于空气排压降低，又要保证氧气增压器一定的温差，氧气出冷箱的压力就要降低一些。可以看到，这种流程挖?掘了空分设备的又一个潜力，即液体的位能。恰当地利用液体的位能，还可以改善某些部机的工作条件，起到改善工况、甚至简化流程、减少部机的作用。带氧气增压器的空分设备，增加的设备和投资不多，但取得的效益很可观。当氧气终压均为3lbar，不同的出空分设备冷箱氧气压力(即氧压机吸入压力)时，氧压机轴功率的对比见表 1(德国德马格公司提供)。除了节省压氧功率外，氧压机本身由于压缩级数减少，造价也会有所降低，所需的冷却水量也相应减少。对于16000m3,h的氧气透平压缩机来说，进口压力1(75bar的氧透与进口压力1(1bar的氧透相比，出厂价要低40~60万德国马克，冷却水减少30,40m3,h;对于31000m3,h的氧气透平压缩机来说，前者的出厂价要低100~230万德国马克，冷却水减少65,110m3,h(机型不同，差价和冷却水用量也不同)。因此，带氧气增压器的空分设备与常规的空分设备相比，总投资并不增加，可能还有所减少。表1 不同出塔压力氧压机轴功率对比对比项目 V氧=16000m3,h V=31000m3,h VK型单轴 VK型单轴 P进=1(1bar时轴功率，kW 2390 2830 4435 5390 P进=1(73bar时轴功率，kW 2090 2330 2860 4640 P进=1(75bar时节省的轴功率，kW 300 500 575 750 注:其它设计参数为:氧气进气温度为24(85?，冷却水温度为32?。应该指出:带氧气增压器的空分流程因为有一股约为氧产量1(3倍的加工空气变成液体进入精馏塔，使人下塔的空气量减少，因而下塔顶的上升蒸汽量减少，冷凝蒸发器的热负荷减小，从主冷送入上塔顶的液氮量也相应减少，因而会影响上塔的精馏工况，使氧、氩提取率相应降低，分离功耗增大。两者相抵，当出冷箱的氧气压力在1(75bar时，实际总功耗的降低是有限的。出空分设备的氧气压力对节省氧透轴功率和降低投资有重要的影响，因此，在温差和位差许可的情况下，应尽可能提高氧气增压器中的液氧沸腾压力，以提高出空分设备的氧气压力。已如上述，限止出冷箱氧气压力的主要因素是氧气增压器中液氧沸腾与空气冷凝之间的温差。因此，如果氧气增压器采用传热温差小的膜式蒸发器，出冷箱的氧气压力就能提高，氧压机的功耗及分离加压缩的总功耗就能节省得多一些。如果出冷箱的氧气压力能达到2(Obar左右，氧透还可以减少一段，氧透的造价可进一步降低。对采用填料上塔的空分设备来说，这样的组织才能得到较多的实际好处。带氧气增压器的空分流程与常规流程的主要区别是精馏系统的组织，其它方面基本一样。在常规流程中，人塔空气基本为饱和状态或少量带液，而在带氧气增压器的空分流程中，有一股约为氧产量1(3倍的液体空气，这就使两种流程中上、下塔的精馏组织大为不同。为使带氧气增压器的空分流程有高的氩提取率，这股液体空气一般不能全部送人下塔，而且，送人下塔的那部分液体空气也不能送人塔底，而是要送到某块适当的塔板上。如果全部送人下塔，则要从下塔适当部位抽出一股数量合理、组分合适的液体送往上塔。因此，合理的精馏组织是该流程的关键所在。

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