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《40000m～3h空分装置内外压缩流程热力计算》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第5期(总第120期)煤化工No.5(TotalNo.120)2005年10月CoalChemicalIndustryOct.200540000m3/h空分装置内外压缩流程热力计算谢春晖高东奎(山东华鲁恒升化工股份有限公司,德州253024)摘要通过对40000ｍ3/ｈ空分装置内外压缩流程热力计算,分析外压式、半内压式、全内压式流程所需功耗的高低和影响产品的能耗指标的因素,并结合用户实际情况,对压缩流程作出最佳选择,即:流程最实用,能耗较低。通过计算和实际情况证明,内压缩流程通过合理的组织,能耗已越来越低。关键词外压缩内压缩全内压法
2、能耗文章编号:1005-9598(2005)-05-0042-04中图分类号:TQ05文献标识码:A引言山东华鲁恒升化工股份有限公司的大型氮肥装置国产化技术改造工程中国产化率达到85％以上,尤其空分装置除低温转动设备和个别阀门外,包括流程计算及DCS控制设计全部由国内完成,本文是在项目筹建时期,通过对40000m3/h空分装置内外压缩流程热力计算,对压缩流程做出最佳选择。公司鉴于生图1外压式供气示意图产合成氨、甲醇两种产品,生产甲醇不需要高压氮,氮压机可以随时停止供高压氮,故选氧气内压缩、氮气1.2外压缩供氮内压缩供氧的流程条件外压
3、缩的半内压缩流程。图2中氮气仍为常压送出冷箱,但精馏塔中的液氧,先用泵加压至用户所需的最终使用压力,然后再1对比条件汽化送出冷箱。为气化液氧需用高压空气进冷箱换热,这是目前大氮肥比较适合的流程。其他条件均与1.1外压缩流程条件外压式供气相同。图1中按常规的外压缩供气正常操作条件,产品产量及纯度根据大氮肥气化工序及液氮洗工序的要求条件,即:氧产量为40000m3/h、纯度为99.6%(O2),氮产量为31500m3/h、纯度为99.999%(N2),在查图时纯度一律按100%计算。主换热器的热端温差定为3℃,即:空气进口16℃,产品出
4、口13℃。压力按氮压机进口为0.11MPa(绝),氧压机进口为0.12MPa(A),跑冷损失对于40000m3/h空分装置一般为3.3kJ/m3~5.0kJ/m33图2半内压式供气示意图空气,对比中一律取4.27kJ/m,气体焓值查自T-S图。1.3全内压缩式的条件收稿日期:2005-07-19图3为全内压法。氮气压力按液氮洗要求定为5.9MPa,气化31500m3/h、5.9MPa的液氮,根据经验数作者简介:谢春晖(1968—),男,1990年毕业于青岛化工学值取膨胀前压力下的冷却空气44000m3/h。其余同半院无机化学工程专业
5、,高级工程师,现从事项目管理工作。-42-2005年10月谢春晖等:40000m3/h空分装置内外压缩流程热力计算-43-2.3全内压式高压氮带出热量:15.7×13264＝208244.8kJ/h;与半内压式相比需增加补冷量为:214336.4-208244.8＝6091.6kJ/h;总补冷量为:6091.6+31318.4＝37410kJ/h;其中跑冷损失仅为:9378.4/37410＝25.1%。从以上计算的跑冷损失比率看,外压缩约为2/3,而到全压缩后已降至1/4,即补冷的主要任务由外压缩的以冷箱冷损为主,转移到内压缩的高压
6、供气图3全内压式供气示意图所需的冷量为主要对象。内压式供气。全内压缩流程的其他热量衡算等同半内压式。为便于计算,以加工空气量100kmol/h为计算基准,各分项的气量应为:空气100kmol/h;氧气3膨胀气体需要量20kmol/h;氮气15.7kmol/h;污氮64.3kmol/h。3.1外压式2热量衡算补冷量:Q=(I1-I2)+(1-M)(I3-I4),式中,I1、I2—气体节流膨胀前后的焓值;2.1外压式I3、I4—膨胀机的制冷能力;空气带入热量:100×13720＝1372000kJ/h;M—不通过膨胀机的气量分率,%。跑
7、冷吸入热量:通过计算可知,外压式为14553kJ/h。4.1868×22.4×100＝2240kcal/h＝9378.4kJ/h;3.1.1!!!!节流制冷量(I1-I2)带入热量合计:空气的节流效应系数:1372000+9378.4＝1381378.4kJ/h;α＝(0.268-0.0086P)(273/T)2℃/101.325kPa,ｉ氮气带出热量:15.7×13652＝214336.4kJ/h;其中,P—节流前压力,MPa,式中取0.63MPa;污氮带出热量:64.3×13652＝877823.6kJ/h;T—节流前温度,K,
8、式中取305K。氧气带出热量:20×13640＝272800kJ/h;则:α＝(0.268-0.0086×0.63)(273/305)2＝ｉ带出热量合计:2.1×10-6℃/Pa。214336.4+877823.6+272800＝13
