●第七代:内压缩流程。
2.2 膨胀空气进上塔的常规空分流程
此空分流程是采用分子筛净化、增雇钙脚蛘突评洹⑴蛘涂掌
纤 某9
婵辗肿爸茫湫偷呐蛘涂掌
纤辗肿爸霉ひ樟鞒掏既缤
?,所示其工艺流程
特点:
●装置输出的氧气为常压(P=15~20Kpa),需采用氧气透平压缩机将出冷
箱的常压
氧气压缩到所需要的压力。
●氩的提取率取决于进上塔的膨胀空气量。进上塔的膨胀空气量少,氩的提
取率高;进上塔的膨胀空气量增大,氩的提取率随之下降;进上塔的膨胀空气
量达到某一限制时,氩的提取率将大幅度降低。
●液体产量受到限制。为了多生产液体,膨胀空气量势必增大,氩的提取率
就会降低,这是一对矛盾。当液体产量超过某一界限时会影响氩的提取率,更会
使氩的提取率大幅度降低。另外由于上塔对膨胀空气量的限制,膨胀空气要采取
旁通,液体产量依靠低压空气膨胀制冷循环获得,能耗很高。
● 氧气提取率可达 99%以上,在控制液体产量使进上塔的膨胀空气量小于
加 工 空 气 量 的
10% 以 内 时 , 氩 的 提 取 率 可 大 于 80% , 单 位 制 氧 + 压 氧
(
P=3.0MPa)能耗
≤0.568kwh/m3。
图 1 膨胀空气进上塔的常规空分流程
2.3 膨胀空气进下塔的空分流程
原料空气经预冷后进入纯化器组,在其中除去水分、二氧化碳、乙炔和某些有
害组分,然后到膨胀机增压机进行全量增压。增压气经水冷却后进入冷箱内主换
热器,被返流气体冷却到一定温度后,大部分正流空气进入膨胀机膨胀,提供
装置所需要的冷量,少部分在主换热器下部继续冷却,出主换热器后与膨胀后
空气汇合,进入下塔参与精馏过程。膨胀空气进下塔的空分流程如图
2,其所示
其工艺流程特点:
● 原料空气的压力要比常规流程高。根据需生产液体量的多少及膨胀机的效
率和增压机的增压比,空气出空透的压力约在
8.5~10bar 之间变化。
● 原料空气中的氩基本上都进入液空,然后被送入上塔,因此可以得到很
高的氩提取率。根据氧纯度和氧提取率的不同(现代空分装置,氧纯度均在
99.6%及以上,氧提取率均在 99%左右,因此变化不大),这种流程氩的提取
率可以达到
90~92%,这是膨胀空气进上塔的流程不可能达到的。
● 以 30000Nm3/h 空分装置为例,对膨胀空气进上塔和膨胀空气进下塔两种
不同流程进行了详细的流程计算、精馏计算及技术经济比较。对于
30000Nm3/h
空分装置:膨胀空气进上塔流程,氩提取率按
72%计算,氩产量为 1100m3/h;
膨胀空气进下塔流程,氩提取率按
90%计算,氩产量为 1290m3/h,后者比前者
氩产量增多
190 Nm3/h。然而,膨胀空气进上塔流程与膨胀空气进下塔流程相比,
由 于 后 者 空 压 机 排 压 比 前 者 高 , 后 者 每 小 时 要 多 消 耗 ~
2100KW 的 电 能
(
0.9Mpa 排压比 0.64Mpa 排压,空压机轴功率高~2100KW)
● 膨胀空气进下塔的流程比膨胀空气进上塔的流程更容易取消冷冻机。这是
因为膨胀空气进下塔的流程加工空气压力高,进纯化器空气压力也高,所以空
气中含水少,分子筛对二氧化碳的动吸附值也会提高,可减少分子筛量及再生
气量,这为取消冷冻机无疑提供了更好的条件。
图 2 膨胀空气进下塔流程示意图
3