[发明专利]一种大型低温空分装置运行能耗的评价方法

说明书

技术领域

本发明属于空气分离工程应用技术领域，具体涉及一种大型低温空分装置运行能耗的评价方法。

技术背景

大型低温空分装置是用低温精馏法将原料空气中的各组份气体分离，生产氧气、氮气、氩气等气体产品的一套工业设备，广泛应用于石油化工、冶金及低温气体液化分离等行业。由于传统空分装置采用电能拖带，产品以氧气为主，实际中常用生产1Nm³(单位标准体积)氧气所耗费的电能这一指标，来评价大型低温空分装置的运行能耗，生产1Nm³氧气所耗费的电能越小，则该装置运行能耗越低。

由于空分技术的进步及用户要求的变化，空分装置由传统只生产单一氧气产品逐渐转向生产不同状态等级、压力等级、纯度等级的各类产品，空分流程组织也相应趋于复杂，出现了单泵内压缩流程、双泵内压缩流程等新型流程。相比于传统的外压缩流程，新型流程组织更加复杂，液体产品量更大，并开始出现不同压力等级产品。

传统的大型低温空分装置单位能耗评价方法只适用于外压缩流程，只统计氧气产品及粗糙折算后的液体产品，不统计带压产品及其他种类的气体产品，计算所得结果不足以全面反映新型低温空分装置的能耗运行状况。目前，行业内尚无人提出针对新型大型低温空分装置运行能耗的评价方法。

因而，提出一个科学准确的运行能耗评价方法对评价新型低温空分装置的能耗运行状况及空分装置的节能改进至关重要，具有重要的现实意义。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种大型低温空分装置运行能耗的评价方法，以基于值的通用标准来评价空分装置的能耗投入、产品的生产代价及空分装置的运行能耗，不再局限于产品种类和状态的影响，不仅适用于采用外压缩流程的传统低温空分装置，也适用于采用内压缩流程的新型低温空分装置，其评价结果不再受流程种类的制约，对低温空分装置运行能耗评价具有普遍适用性。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种大型空分装置运行能耗的评价方法，包括以下步骤：

步骤1，统计空分装置各耗能部件的功耗，确定输入空分系统的值大小，

步骤2，统计空分产品物性参数，基于值分析，对空分产品的值进行计算，确定不同产品种类、温度、压力、纯度参数对产品生产代价的影响，并按生产装置实际生产能力统计产品产量，

通过物理值计算确定产品温度、压力参数对产品生产代价的影响，具体步骤如下：

步骤2-1，采用物性查询软件NIST-REFPROP获得不同产品在规定基准状态下的单位焓值h₀及单位熵值s₀，单位分别为kJ/kmol及kJ/kmol-K，基准状态即温度298.15K，绝对压力101.325kPa，

步骤2-2，采用物性查询软件NIST-REFPROP获得不同产品在规定出口温度、压力状态下的单位焓值h及单位熵值s，单位分别为kJ/kmol及kJ/kmol-K，

步骤2-3，按照物理值公式ex_ph h-h₀-T₀(s-s₀)确定产品单位物理值ex_ph，单位kJ/kmol，其中T₀为基准态温度，即298.15K，

步骤2-4，按照公式Exph=exph×Qm22.4×3600]]>确定产品总物理值Ex_ph，单位kW，其中Q_m为产品标况体积流量，单位Nm³/h，

通过扩散值确定产品种类、纯度参数对产品生产代价的影响，具体步骤如下：

步骤2-5，以氧-氮-氩三元理想空气为基准状态物质，规定空气中氧、氮、氩三者的mol含量分别为0.78118、0.20950、0.00932，任一纯组份i的单位摩尔扩散其中x_io为基准状态物质中组份i的摩尔分数，R为通用气体常数，即8.3145J/mol-K，