空分裝置不但是空氣在深冷條件下精餾分離的過程，同時(shí)也是保持空分裝置處于深冷狀態(tài)并制取深冷液體產(chǎn)品的過程。因此空分裝置除了精餾過程外，還有一個(gè)非常重要的制冷過程。
????和一般的熱泵制冷過程不同，空分裝置的制冷原理是等溫焓差和膨脹制冷。深冷空分技術(shù)發(fā)展初期，空分裝置所需要的制冷量完全來自等溫焓差，相應(yīng)地空氣需要加壓到很高的壓力，后來出現(xiàn)了吸附純化和膨脹制冷，空氣壓力不斷降低，目前雙塔流程的空氣壓力一般為5-6αtm，其中等溫焓差產(chǎn)生的冷量約占總冷量的15%，膨脹制冷產(chǎn)生的冷量約占總冷量的85%。如果要提高制冷量或者制取較大數(shù)量的液體產(chǎn)品，辦法是提高空壓機(jī)的出口壓力，空氣壓力的提高從兩個(gè)方面增加了制冷量，一是提高了膨脹制冷的膨脹比，二是提高了膨脹制冷膨脹前的溫度。但由于受到膨脹制冷空氣量和膨脹比的限制，能夠制取的液體產(chǎn)品數(shù)量是有限的，大約只能達(dá)到空分裝置氧氣產(chǎn)量的10%。要進(jìn)一步提高液體產(chǎn)品數(shù)量就需要對雙塔流程進(jìn)行調(diào)整。
????新單塔流程和雙塔流程不同，空氣精餾是由氮?dú)鉄岜脡嚎s機(jī)，空氧空氣熱泵壓縮機(jī)，粗氬熱泵壓縮機(jī)承擔(dān)的，而空壓機(jī)只承擔(dān)空氣原料輸送及膨脹制冷的功能，如果空壓機(jī)的出口壓力和雙塔流程空壓機(jī)相同，那么膨脹制冷量除了補(bǔ)償熱端溫差及空分裝置外，液體產(chǎn)品量可以達(dá)到空分裝置的氧氣產(chǎn)量25%左右?？鄢后w產(chǎn)品能耗，氣體產(chǎn)品能耗比雙塔流程低20%以上。

空分裝置的產(chǎn)品方案是給定的，不可以隨便調(diào)整，空分裝置的產(chǎn)品方案不但有氧氣氮?dú)鈿鍤獾漠a(chǎn)品數(shù)量和純度，也包括液體產(chǎn)品的數(shù)量和純度。液體產(chǎn)品純度一般情況下和氣體產(chǎn)品純度接近，而液體產(chǎn)品的數(shù)量卻是一個(gè)大問題，空分裝置的工藝方案會(huì)產(chǎn)生重大的影響。
????新單塔流程空壓機(jī)出口壓力在5-6αtm時(shí)，精餾和制冷都會(huì)實(shí)現(xiàn)很高的效率，這種情況下，采用新單塔流程的空分裝置液體產(chǎn)品數(shù)量達(dá)到氧氣產(chǎn)品數(shù)量的20-25%，如果產(chǎn)品方案中的液體產(chǎn)品數(shù)量低于此數(shù)，較簡單的辦法是降低空壓機(jī)出口壓力，但這種辦法會(huì)大幅度降低膨脹制冷效率，這樣相對于雙塔流程的精餾能耗優(yōu)勢將被制冷低效率抵消，因此通過直接降低空壓機(jī)出口壓力來實(shí)現(xiàn)低液體產(chǎn)品方案是不可行的。
????在保持新單塔流程精餾**率的前提下，要實(shí)現(xiàn)低液體產(chǎn)品數(shù)量的產(chǎn)品方案，需要保持空壓機(jī)出口壓力基本上不變的條件下，需要新單塔流程的工藝方案進(jìn)行必要調(diào)整以減少通過膨脹機(jī)的空氣數(shù)量以在保持膨脹制冷效率基本不變的條件下減少膨脹制冷量，或者增加空分裝置需要的制冷量。

古典單塔流程是較先得到工業(yè)化運(yùn)用的深冷空分流程，但古典單塔流程存在很大的缺點(diǎn)，一是無法同時(shí)制取氧氣和氮?dú)?，二是氧氣提取率只能達(dá)到70%左右。而要解決古典單塔流程的缺陷，有兩個(gè)改進(jìn)方案，一是目前的雙塔流程，先把壓力空氣在一個(gè)帶冷凝塔中進(jìn)行冷凝精餾分離形成液氮和富氧液空，然后再在常壓精餾塔中進(jìn)行精餾分離同時(shí)制取氧氣和氮?dú)?。另外一個(gè)改進(jìn)方案是在古典單塔流程的精餾段增加一個(gè)以氮?dú)鉃檠h(huán)工質(zhì)的熱泵精餾系統(tǒng)。同樣可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)制取氧氣氮?dú)猱a(chǎn)品及提高氧氣提取率。其實(shí)從精餾角度來說，采用雙熱泵工藝方案的新單塔流程和雙塔流程的上塔并無本質(zhì)的不同，只不過雙塔流程采用的是一拖二的熱泵精餾，而新單塔流程采用的是直接雙熱泵工藝方案而已。而一拖二熱泵必然造成熱泵效率的大幅度下降，這一點(diǎn)雙塔流程的缺陷，在膨脹制冷末出現(xiàn)之前，雙塔流程有其合理性，而在膨脹制冷吸附純化技術(shù)出現(xiàn)之后，雙塔流程的這個(gè)缺陷已經(jīng)暴露。
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