對當前空分技術及內壓縮流程的應用作了簡述，對內壓縮流程的三大流路、最佳復熱壓力、熱端溫差、膨脹機中抽溫度等能耗影響因素做了詳盡地分析，并對其進行了研究和探討。結合當前空分技術的發展狀況，提出了空分系統的節能發展方向和具體措施。

　　引言

　　隨著能源化工產業的發展，當前大型煤化工業、大型化肥、大型鋼鐵冶煉以及集中園區式供氣的項目越來越多，相應的配套空分需求也與日俱增。大型及特大型內壓縮流程空分設備已成為主流產品，合理組織空分流程，使之達到最優化，降低了總的投資和消耗。

　　空分設備的原料是空氣，主要消耗的是電耗或者能源，能源消耗一般占到生產成本的80%以上，合理組織并設計空分設備會降低生產成本，從而節約能耗。而空分設備所消耗的能源是由不可逆過程引起的，盡管每一個可逆過程中所消耗的能量方式不同，但是都會產生有效能的損失，因而從設計角度，使得裝置在理論上已經處于最優化的狀態，有效能得到最大程度的利用，真空技術網(http://smsksx.com/)認為這對于用戶來說意義很大。

1、內壓縮流程能耗影響因素

　　在能源轉化、轉移、傳遞和使用的過程中，可以有效地利用有效能發揮其功效，可無效地損失，也就是通常所說的有效能損失，有效能的損失是不可逆的。空分設備的有效能輸入，主要用空壓機電耗、原料空氣所帶入的有效能、水泵消耗的電能、各種泵所消耗的電耗及電加熱器消耗的電能。其損失主要存在于傳熱過程、壓縮或膨脹過程、節流過程、精餾過程中。

　　內壓縮空分流程在外壓縮流程能夠實現的條件下能耗要往往較外壓縮空分流程高(外壓縮機器效率低時內壓較外壓能耗低或者持平)。從設計角度，如果將外壓縮空分流程的能耗組成簡單分為產品外壓縮能耗、膨脹制冷能耗、精餾能耗、液體產品液化能耗四部分，內壓縮空分流程若不考慮部分產品外壓縮部分，僅僅考慮產品內壓縮部分，則其能耗組成也可以分為四部分：產品增壓復熱能耗、膨脹制冷能耗、精餾能耗、液體產品液化能耗，以下詳細分析各因素的影響。

　　1.1、增壓復熱能耗

　　內壓縮從本質上說屬于間接壓縮，復熱流體對產品進行熱值傳遞，在一定背壓下增加其內能。復熱有普通復熱和增壓復熱兩種;普通復熱為氣換熱;增壓復熱為含有相變的熱值高流體復熱低產品流體。氣體介質的壓力越高，復熱品質越高，冷卻品質越低，增壓復熱采用熱值品質較高的介質復熱熱值品質較低的介質，即壓力等級要求要高一檔。

　　1.2、膨脹制冷能耗

　　膨脹制冷能耗包括熱端冷損能耗和裝置冷損及制冷產液能耗三部分。

　　熱端溫差越大冷量回收越少，損失就大，導致制冷能耗增大，但是熱端溫差擴大后，最小溫差也被擴大，對換熱有利，從而可以減小增壓復熱流體或者增大膨脹空氣的中抽量，實現產液量增大。制冷產液能耗一般有液體產品的量來定。當液體產品的量大時，所需的制冷產液能耗也大，由于低溫膨脹機是在低溫段抽出，所以一般強化制冷流路在高溫段設置低溫冷氣機組或者高溫膨脹機，將冷量傳遞給熱流體，一方面降低換熱器高溫段不可逆損失，實現降低能耗;另一方面有外加冷源的低溫制冷循環，由于進氣溫度降低而循環的經濟性提高，因為其在較高溫度下的制冷量通過低溫制冷循不被轉移到低溫下，而同樣數量的冷量在低溫下的品質更高，即獲得同樣多的冷量，溫度越低消耗的功越多。

　　對于內壓縮流程而言，一般不考慮膨脹機葉輪增大帶來的附加投資，因為增強制冷流路，增大熱端溫差，對換熱有利，一般是節省能耗的，同時中抽溫度盡可能低，這樣有利于高溫段換熱，實現節省能耗。

　　1.3、精餾能耗

　　精餾效率影響的另一可變因素是進出料抽口及量的設定。產品抽口一般是固定的，可變抽口有污氮氣抽口，污液氮抽口及進料口，貧液空抽口及進料口，對于氮氣循環(下塔抽氮量大)還需要將液氮與液空混合后進入污液氮與液空進料口之間(進料與組分純度接近)，以使得上塔頂部下流液體均衡，對提氬有利。

　　帶氬裝置由于富氧液空與氬氣有氣液置換(冷凝器相變換熱)，本質上破壞了上塔精餾(但是氬組分除去后，有利于提高氧組分的純度，從而量也增加，所以制氬系統對制氧有增效作用)，導致液空蒸氣進料口以上液氣比急劇減小;液氬進料口以下液氣比急劇增大。而在精餾過程中液氮洗滌氬氣和氧氣，液氬洗滌氧氣，氬餾分抽口區以上段回流液不足，從而導致氬組分大量放散入污氮當中，從而導致氬提取率大幅下降，如圖1所示。

　　在保證空分設備正常精餾工況的換熱溫差下，上塔的壓力盡可能要低，這樣有效能損失最小，同時壓力越低，精餾能耗也低。

圖1 帶氬裝置冷凝器相變換熱圖

　　1.4、液體產品液化能耗

　　制冷流路和液化流路，制冷流路同時會機后帶液，附帶產一股高品質的低壓液體產品，這樣避免像中高壓液體產品節流后出現一定程度的氣化那樣會有損失，所以一般膨脹機都要求最大程度帶液。

3、結束語

　　隨著當前煤化工的崛起，內壓縮空分流程空分裝置是當前的主流需求產品，內壓縮空分流程較外壓縮空分流程形式多變，其換熱與制冷較其他流程要復雜的多。而空分裝置的流程的組織與選擇非常重要，其決定流程能耗及其先進性，最大程度減少不可逆損失，節約能源的消耗，所以研究內壓縮流程的綜合能耗影響因素，從設計角度，對于裝置的運行及節能而言意義重大。