内压缩空分流程之所以能够将膨胀空气送入下塔,核心在于压力条件的本质差异与精馏工况的优化需求。
从压力层面看,下塔操作压力通常为 0.50~0.55 MPa (A)。外压缩流程中,原料空气压力约 0.6 MPa,经主换热器中段抽出进入膨胀机,膨胀后压力降至 0.40~0.45 MPa,低于下塔压力,不具备压差驱动条件,因此只能送入上塔。而内压缩流程配置空气增压机,主换热器高压通道压力可达 2.5~8.0 MPa,膨胀空气抽取点压力远高于外压缩流程,经膨胀机等熵膨胀降温后,出口压力仍可维持在 0.55 MPa 以上,高于下塔工作压力,流体依靠压差即可顺利流入下塔。
从精馏角度看,膨胀空气为含氩、氧的饱和空气,组分与下塔进料一致,理论上可直接作为下塔进料参与精馏。若将膨胀空气送入上塔,其氧含量约 21%,相对于上塔富氧液空和污液氮属于贫氧气源,大量送入会稀释上塔回流液,降低氧提取率。送入下塔则可先参与初步精馏,使氮组分在上下塔逐步分离,避免直接干扰上塔精馏段,有利于提升氧气提取率。
此外,膨胀后空气为低温干饱和状态,进入下塔后与主空气汇合共同冷凝精馏,通过工艺设计匹配主换热器热负荷与膨胀量,热平衡可保持稳定。
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