空分设备预冷系统的工艺设计.pdf

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1、工艺控制空分设备预冷系统的工艺设计余杭亮(液化空气（杭州）有限公司,浙江杭州310012)摘要：本文详细阐述一般空分设备预冷系统的工艺设计。气的温度也很难降低。因此，只有得到最佳的水与气比例，空空分设备预冷系统在整套流程中起着重要作用，因此合理的空气冷却的温度才会达到最小值。分设备预冷系统工艺设计不仅可以满足整个流程的需要，还可2系统原理概述以确保设备的投资成本和运行费用得到有效，合理的控制。空分设备进气的温度是随着季节、环境以及空气预冷程度关键词：空分设备；预冷系统；工艺设计的变化而变化的。如果冷箱的进气温度升高，一方面，低温端目

2、前，我国的空分设备行业的发展日益完善，在社会经济节流效应就会大大下降，空气大量膨胀，能耗也会相应增加；另发展的带动下，大型空分设备的需求量日益增长大，空分设备一方面，对纯化系统内吸附器的工作也产生不利影响，难以清越来越向大型化，标准化发展，系统设计更加精确，标准更为精除H2O的负荷，同时主换热器的热负荷不断增大；以上两点均细，同时分系统设计的理念受到业内人士的广泛认可。空分设会导致整个空气分离设备都呈现出不稳定的状态。因此预冷备系统是个有机的整体，任何一个子系统的不合格都会影响到系统必须将冷箱进气温度控制在一定的范围内，确保设备的节

3、下游其他子系统的正常工作，甚至导致整套空分系统工艺设计能和稳定。的不合格。预冷系统在空分设备中处于热端区域，但占据着重大型空分设备预冷系统通常采用氮水系统，并且与压缩机要地位，只有预冷系统正常工作，下游低温工艺流程才能顺利末级冷却相结合，若将空压机末级冷却器取消，热负荷被转移展开，因此预冷系统的工艺设计问题不容小视。到空冷塔里，则空气在空冷塔下半部分被冷却水泵送出的冷却1系统性能设计水冷却后，再经过上半部分被由冷冻水泵送出的冷冻水再次冷空气进过空压机系统压缩后，温度压力均升高，但压缩空却到系统需要的设计温度。同时在水冷塔内，被空气加

4、热的冷气中氧化氮、二氧化硫以及氯化氢等杂质仍需要经过空冷塔冻水被从冷箱送出的干燥氮气或污氮气冷却后成能再次冷却水洗。空气的冷冻水，而被空气加温后的冷却水被送入冷却水系统冷在0.59MPaA下，温度不同时，空冷塔出气含水量及流动速却。这就是氮水预冷系统整个工作流程。度（。含水量用摩尔分数，被6除后为质量分数，饱和气态下）。从流程形式上看，氮水预冷系统可以分为两类：外加冷源在同样的压力下，气温的不断升高，含水量是在不断变化和无外加冷源。而外加冷可分为冷冻机组提供的外加冷源和的。8℃时的含水量是11℃时的79.0%，而13℃时的含水量是液

5、氨蒸发器提供的外加冷源，后者使用于有液氨的企业。当氮11℃时的116.7%。20℃时的含水量是11℃时的181%。气的产量与氧气产量的比例小于1，并且从水冷塔抽出的冷冻12℃时不同压力下的空冷塔进气含水量以及空冷塔顶部出水能将进入空冷塔的空气温度降到12℃左右时，就可选取无外口气体流速。加冷源的系统。当没有外加冷源时，为了保证空冷塔出口空气分子纯化器设计时，普遍要求温度低于15℃，多数都会以温度达到设计值，需要有足够的冷却水用于降低空压机出口的12℃为设计点，但是在运行过程中，一旦外加冷源发生故障，冷空气温度，同时也需要相应增加氮水

6、塔填料高度，让冷却水与冻水泵停机时，空冷塔出口的温度就会达到将近21℃，这样就从冷箱内抽出的氮气或污氮气充分换热成冷冻水。在设置有会使得出口的空气含水量几乎是设计温度时的两倍。结合上外加冷源的低温制冷系统中，降低进气温度后系统会大大减少表发现，在12℃时，压力不断降低（从595KPa(A)降到450KPa能耗，同时也可以极大提升下游分子筛系统的吸附效率。在我(A），含水量会增大了大约30%。空冷塔汽速在增加的基础上，国南方的高温夏季，需要考虑增加外加冷源，否则预冷和纯化带水量会大大增加。系统难以稳定运行。预冷系统能否达到预期的降温效

7、果会受到多种因素的影冷冻机组的外加冷源主要分为氟利昂、液氨、溴化锂水溶响，比如喷淋的水量、设备的结构以及传热效率等。最主要的液制冷剂以及低温气体冷源四种。因素是水与气的比例，也就是喷淋的水量和气体流量之间的比3系统自动化控制例。水与气的比例在很大程度上影响空冷塔的出口空气温当前空分设备预冷系统中，需要配备一些简单的仪表以实度。当水气比大时，水的温降数值小，空气不能冷却到很低的现自动化控制的功能。温度；当气比大时，水气接触的面积较小，传热的条件不利，空（1）空冷塔气路的进出口，需要设置压差变送器和空冷塔202017年06月工艺控制内部

8、水位的液位计以保证正常工作状态下，空冷塔内部水位不降低，能耗随之降低，需要冷冻水的水量也大大减少。水源分进入空气管线。液位计还需要控制空冷塔底部的自动排水阀，布器采用的是防带水的结构，不仅使液体的分布均匀，气体的使塔内冷却水液位保持稳