2．4．2上塔分析

　　上塔精馏段操作线和提馏段操作线的在平衡曲线图上交于一点，交点的轨迹为一条直线，通常称为 线。 线的斜率不同，液空进料口的状态也不同，回流比与 线关系：（1）当精馏段操作线和 线的交点落在平衡曲线上时，回流比最小，最节能。（2）当精馏段操作线和 线的交点落在平衡图的对角线上时，回流比最大，能耗最高。

 

 

　　图4 上塔操作线示意图

　　图4 操作线示意图

　　3 节能改造与操作

　　通过对空分设不同过程的有效能损失的分析，寻找到节能潜力最大的环节，对新钢公司气体厂的两套空分设备进行挖潜改造和优化操作：

　　（1）管路的阻力损失来减少有效能损失。2005年7月25000m3/h空分投产，18000m3/h空分停机全面检修的机会，把18000m3/h空分用空压机出口止回阀，由原来DN400的更换成一与管道通径相同的DN600的，使空压机到氮水预冷段的压力损失减少了25Kpa。2005年底对25000m3/h空分的分子筛再生氮、产品氧气、产品氮气等三个流量孔板重新设计并更换，取消了进空分装置流量孔板，以降低系统阻力损失，从而达到降低有效能损失，降低情况见表1。

     表1   25000m3/h空分降低有效能损失情况表

项目

阻力减少/

体积流量/

摩尔体积/

有效能损失减小/

进塔空气

7

125000

5580．36

7073.536

产品氧气

4

24500

1093．75

30621.83

产品氮气

4

24000

1071．43

29996.93

再生污氮

4

20000

892．86

21621.21

　　降低系统循环水温和控制机器冷器系统结垢，提高压缩机冷器的效率，减少温差带来的有效能损失。18000m3/h空分系统，随着夏季气温的升高，水温达32～33℃，制约了空分设备的满负荷生产，增加设备电量能耗，通过与老系统管网联通（原3200m3/h空分冷却水循环系统），充分利用两台老冷却的能力，使给水温度能保持在28～29℃。25000m3/h空分运行不到一年，发现氮压机的冷却器结垢很严重，制约了设备运行效率，水系统进行加约处理。25000m3/h空分循环冷却水系统使用两台喷雾冷却塔，处理水量3000t/h，夏季运行时给水温度达36.5℃，冷却温差仅有5.5℃（回水温度为42℃时），严重制约了整个装置效率的发挥，通过增加两台600t/h的玻璃钢冷却塔以加强冷却效果，循环水泵达不到出力，经厂家对叶轮改造，使水流量及压力增大到设计值。尽管如此，还是没有达到预期的效果，06年，进一步对冷却塔进行改造：（1）两台冷却塔各加装一台190000m3/h风量的冷却风机；（2）塔内增加厚1000mm的聚丙烯波纹填料。（3）收水器

　　（2）      给水与冷却后气体的温差控制在设计范围内。

　　（3）      优化空分操作，减少精馏系统的有效能损失。（1）主冷液面在保证全浸的安全要求下，尽量降低，缩小主冷两则的温差，从而达到减少因传热温差引起的有效能损失；（2）在保证空分塔精馏工况，尽量减小回流比，减少因塔板上相之间浓度差偏大所产生的物理扩散有效能损失。

（4）      降低操作压力。保证主冷液面稳定情况下，降低上塔压力，从而达到降低空压机的排压。以25000m3/h空分为例，通过主冷两侧的汽液平衡计算出下塔压与上塔压的关见表2

表2   25000m3/h空分主冷液面为3200mm时，上下塔操作压力

上塔底部压力（A）/kPa

主冷底部压力（A）/kPa

主冷上部温度/K

主冷底部温度/K

主冷平均温度/K

下塔顶部温度/K

下塔顶部压力（A）/kPa

150

186.48

93.952

96.326

95.139

96.04

565

148

184.48

93.816

96.206

95.011

95.912

560

146

182.48

93.673

96.085

94.879

95.78

555

145

181.48

93.6

96.024

94.812

95.713

550

144

180.48

93.527

95.963

94.745

95.646

545

143

179.48

93.454

95.901

94.6775

95.5785

543

142

178.48

93.381

95.84

94.6105

95.5115

540

141

177.48

93.307

95.778

94.5425

95.4435

535

140

176.48

93.232

95.715

94.4735

95.3745

533

139

175.48

93.157

95.653

94.405

95.306

530

138

174.48

93.082

95.59

94.336

95.237

527

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

　　从图5中可知，在保证空分正常精馏工况的主冷换热温差情况下，上塔最低要求压力与下塔压力成线性关系。为了操作方便，对表2中的数据进行回归得关联式

               

　　4结论

　　根据热力学第二定律，信捷职称论文写作发表网，对空分设备的几个生产过程进行了有效能损失分析，寻找到最佳的节能途径，提出了节能措施，通过改造和优化操，使18000m3/h和25000m3/h空分生产能耗有效的降低。

　　参考文献

　　[1]  何耀文.深冷过程的有效能分析 [J]. 深冷技术,1981,（6）: 1～19

　　[2]  张哲．空气分离装置的有效能分析及节能研究．硕士论文．华东理工大学．2003

　　[3]  沈维道 郑佩芝 蒋淡安.工程热力学[M] . 北京：高等教育出版社，1983.9