1 氮氣循環(huán)增壓機(jī)內(nèi)部壓縮工藝的優(yōu)缺點

　　德國林德公司在20世紀(jì)70年代開發(fā)了第一套用于液氧泵內(nèi)部壓縮工藝的空分設(shè)備。但這套用于中國Navmada某化肥廠的35100m3/h空分設(shè)備，不是采用目前常用的空氣增壓器產(chǎn)生的高壓空氣作為熱源在主換熱器中汽化高壓液氧，而是采用氮氣循環(huán)增壓器，將壓力塔頂?shù)臍怏w氮氣通過換熱器重新加熱。然后由氮氣循環(huán)增壓器壓縮成高壓氮氣，高壓氮氣進(jìn)入高壓熱交換器 高壓氮氣進(jìn)入高壓熱交換器汽化液氧，自身液化后再循環(huán)進(jìn)入壓力塔。三年后的1979年，林德向中國的浙江鎮(zhèn)海煉油廠、寧夏化工廠和烏魯木齊化肥廠提供了三套28000m3/h的空分設(shè)備，并再次引入了使用氮氣循環(huán)增壓器的液氧泵壓縮工藝。

　　不采用當(dāng)時普遍采用的空氣增壓器的內(nèi)部壓縮工藝，而采用氮氣循環(huán)增壓器的內(nèi)部壓縮工藝，主要有兩個原因。

　　(1）采用三套28000m3/h空氣分離設(shè)備或切換熱交換器的冷凍方法去除空氣中的水分和二氧化碳的工藝?？諝膺M(jìn)入冷箱前是沒有經(jīng)過干燥和含有極少量二氧化碳的空氣，如使用未經(jīng)凈化的空氣作為增壓空氣，那么這種空氣在與回流的低溫介質(zhì)進(jìn)行熱交換時，空氣中的水分和二氧化碳必然會凍結(jié)在高壓空氣通道上。通過將冷箱中的低壓氮氣壓縮到所需的壓力，然后送入主熱交換器，就可以避免這個問題。

　　(2）由于三套空分設(shè)備所需的生產(chǎn)能力為：壓力為9.6MPa的氧氣28000m3/h和壓力為8.OMPa的氮氣37000m3/h.按此計算，氮氣出循環(huán)增壓器的壓力可達(dá)12MPa.因而使用氮氣循環(huán)增壓器不僅解決了高壓液氧熱源的汽化問題，而且還能滿足用戶對高壓氮氣的要求，比 使用空氣增壓器可節(jié)省1臺大流量的高壓氮壓機(jī)，大大節(jié)省了設(shè)備的投資。

　但是，如果能有一股來自原料空壓機(jī)的凈化空氣作為熱源來汽化高壓液氧，那么采用氮氣循環(huán)增壓內(nèi)壓縮工藝就有很大的缺點，即與空氣增壓內(nèi)壓縮工藝相比，它的能耗更高，主要原因如下：-

　　(1) 氮氣用于傳熱和冷凝，其性能比空氣差。例如，空氣的冷凝溫度高于氮氣的冷凝溫度，如果要達(dá)到相同的冷凝溫度，就必須使氮氣的加壓壓力高于空氣的加壓壓力；空氣的冷凝熱也高于氮氣的冷凝熱，汽化同樣的高壓液氧所需的氮氣量也大于空氣的。

　　(2）空氣增壓工藝氣體在主換熱器中的非重復(fù)熱損失要小于氮氣循環(huán)增壓工藝的非重復(fù)熱損失。因為采用空氣增壓工藝時，這部分空氣只進(jìn)入主換熱器1次，因而其非重復(fù)熱損失只有1次；而氮氣循環(huán)增壓工藝時，氮氣作為部分原料空氣進(jìn)入主換熱器，形成第一次非重復(fù)熱損失，走出主換熱器的氮氣加壓后再進(jìn)入主換熱器，造成第二次非重復(fù)熱損失。

　　(3）由于氮氣循環(huán)增壓過程需要大量來自蒸餾塔的氮氣作為蒸發(fā)氧氣的氣源，其氣體量與空氣循環(huán)相比要大得多。直接從塔頂提取的氮氣量過大，會影響蒸餾塔內(nèi)的回流比，破壞原來良好的蒸餾效率，導(dǎo)致產(chǎn)品氧、氬的提取率迅速下降，空氣壓縮機(jī)流量增大，整個設(shè)備的能耗增加。由于氮氣循環(huán)升壓工藝具有能耗高的缺點，在常溫吸附凈化空氣工藝出現(xiàn)后，用空氣升壓的內(nèi)壓縮工藝代替了氮氣循環(huán)升壓的內(nèi)壓縮工藝。