??? 由于低溫液體貯存運(yùn)輸方便、操作簡(jiǎn)單，大型設(shè)備將平時(shí)放散多余的氧氣、氮?dú)庖夯梢貉?、液氮，供給附近的用戶，或作調(diào)峰用，能大大提高氧氮得用率，經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。而對(duì)于購(gòu)買液體產(chǎn)品用戶來(lái)說(shuō)，液體汽化后使用，比用能耗高、規(guī)模小的空分設(shè)備生產(chǎn)氣體，經(jīng)濟(jì)上也要合算。這使得液化設(shè)備的市場(chǎng)需求日益增大。?
??? 液化設(shè)備分為中壓、低壓兩種流程。低壓循環(huán)液化流程，一般適用于產(chǎn)量小1000m3/h（LN2）的小規(guī)模液化裝置；而中壓循環(huán)液化流程則適用于產(chǎn)量大于1000m3/h（LN2）的中等以上規(guī)模液化裝置。這是因?yàn)橹袎毫鞒掏顿Y雖較大，但隨著產(chǎn)液量的增加，其能耗低、占地少的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)得越來(lái)越明顯。?
??? 一、工藝流程簡(jiǎn)介?
??? 中壓循環(huán)液化流程主要有兩種形式，即按高溫級(jí)冷源采用的制冷設(shè)備來(lái)分，有帶冷凍機(jī)的中壓循環(huán)液化流程和帶高溫膨脹機(jī)的中壓循環(huán)液化流程。?
??? 1.帶冷凍機(jī)的中壓循環(huán)液化流程?
??? 來(lái)自低壓管網(wǎng)的低壓氮?dú)馀c出主換熱器E1（見(jiàn)圖1）的低壓返流氮?dú)鈪R合后，經(jīng)供氣壓縮機(jī)TC1壓縮到0.58MPa（A），與經(jīng)主換熱器復(fù)熱的膨脹后返流氣匯合，并經(jīng)循環(huán)壓縮機(jī)TC2壓縮和透平膨脹機(jī)的增壓機(jī)增壓后，以高于臨界壓力的狀態(tài)進(jìn)入主換熱器E1，在適當(dāng)溫度被抽出，以低溫冷凍機(jī)冷卻后進(jìn)入主換熱器。

圖1

???當(dāng)這股正流氣被冷卻到低溫膨脹機(jī)進(jìn)氣溫度時(shí)，大部分中壓氮?dú)饩蛷膿Q熱器中部抽出，去膨脹機(jī)膨脹制冷，膨脹后氮?dú)鈴?fù)熱后被循環(huán)壓縮機(jī)吸入；而另一部分氮?dú)饫^續(xù)在主換熱器中冷卻并液化，在出主換熱器冷端后一部作為產(chǎn)品液體帶壓輸出冷箱。，另一部分液體節(jié)流汽化后就進(jìn)入主換熱器的低壓通道，與來(lái)自低壓管網(wǎng)的氧氣換熱，復(fù)熱后被原料氣壓縮機(jī)TC1吸入，氧氣主換熱器被液氮冷卻并液化送出冷箱。?
???2.帶高溫膨脹機(jī)的中壓循環(huán)液化流程?
???來(lái)自管網(wǎng)的氮?dú)庠谘h(huán)氮?dú)鈮嚎s機(jī)中增壓后進(jìn)裝置分為兩路。其中一路進(jìn)入主換熱器予冷抽出去膨脹機(jī)（暖機(jī)）膨脹，然后去主換熱器復(fù)熱后回循環(huán)氮壓機(jī)入口繼續(xù)循環(huán)。第二路進(jìn)入（冷、暖）增壓機(jī),兩級(jí)增壓分別經(jīng)冷卻器冷卻至常溫,進(jìn)入主換熱器冷卻, 從主換熱器中部抽出大部分去膨脹機(jī)（冷機(jī)）膨脹制冷，膨脹后氮?dú)饨?jīng)主換熱器復(fù)熱返回循環(huán)氮壓機(jī)入口繼續(xù)循環(huán)；另有小部分增壓氮?dú)鈴闹鲹Q熱器冷端抽出，液體作為產(chǎn)品送出冷箱，另一部分經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后回主換熱器復(fù)熱返回循環(huán)氮壓機(jī)入口繼續(xù)循環(huán)。

圖2

??? 生產(chǎn)液氧時(shí)，來(lái)自管網(wǎng)的氧氣直接進(jìn)入主換熱器氧氣通道與返流氣體換熱被冷卻液化，液氮不再輸出冷箱，而是作為冷源與其它返流氣體一道經(jīng)主換熱器復(fù)熱后送出冷箱。若液氧壓力不夠高，可以用液氧泵加壓后輸出冷箱。?
??? 二、 流程特點(diǎn)?
??? 在中壓循環(huán)液化流程中，由于被液化的氮?dú)馐窃诔R界點(diǎn)壓力下冷卻的，因而在其液化過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)恒溫的冷凝過(guò)程，這樣，換熱器低溫段返流氣的冷量能得以更充分的利用。另一方面，采用二級(jí)冷卻（一級(jí)采用冷凍機(jī)或膨脹機(jī)，二級(jí)采用膨脹機(jī)）、一級(jí)節(jié)流的制冷循環(huán)，將高溫級(jí)制冷量轉(zhuǎn)移到與之相聯(lián)的低溫級(jí)中，大大減少循環(huán)氣量，即減少了能耗，。而且，由于中壓液化設(shè)備較之低壓液化設(shè)備規(guī)模大，隨著設(shè)備規(guī)模的增大，機(jī)器部分如氮?dú)鈮嚎s機(jī)、透平膨脹機(jī)的效率都會(huì)得到提高，相對(duì)跑冷損失也小。?
??? 一般來(lái)說(shuō)，中壓循環(huán)液化流程的能耗比低壓循環(huán)的能耗低20%～30%。如100t/d液化裝置，原料氮?dú)鈮毫?KPa,原料氧氣壓力為10KPa，其能耗為液氮0.69KW/m3、液氧0.83KW/m3。?
??? 在循環(huán)氮壓機(jī)功率一定的前提下，提高其排壓和增加其排量是此削彼長(zhǎng)的。中壓循環(huán)的主要特點(diǎn)在于氮?dú)馐窃诔R界壓力下液化的，這是其節(jié)能的重要因素。在保證氮?dú)饫鋮s及液化在超臨界壓力下進(jìn)行的條件下，增加循環(huán)氮壓機(jī)的排氣量比提高其排氣壓力效果更明顯。對(duì)于采用冷凍機(jī)的流程，循環(huán)氮壓機(jī)的排壓一般應(yīng)為3.0～3.3MPa（A）；對(duì)于采用高溫膨脹機(jī)的流程，由于可以兩次增壓，循環(huán)氮壓機(jī)的排壓一般應(yīng)為2.4～2.8MPa（A）。?
??? 在中壓流程中，適當(dāng)提高低溫膨脹機(jī)的機(jī)前溫度可以增加焓降，減少循環(huán)氣量，當(dāng)然這樣會(huì)引起液體產(chǎn)品節(jié)流前溫度的提高，增加節(jié)流汽化率，但綜合效果還是可佳的。