一種空分預冷系統的製作方法

2024-02-28 21:09:15

本發明屬於氣體分離領域，具體涉及一種空分預冷系統。

背景技術：

目前空分裝置採用全低壓、透平膨脹、氮水預冷、分子篩吸附、內壓縮工藝流程，其工藝流程具體為：自空壓機來的壓縮空氣，經預冷系統冷卻後去分子篩除去水份、SO2 、SO3 、NH3等雜質後，一部分空氣被直接送往精餾塔的上塔，另一部分則進入膨脹機經膨脹製冷後，被送往下塔。依據氧、氮、氬組份沸點不同分理出氧、氮、氬產品。

預冷系統在空分裝置中的地位舉足輕重，預冷系統的流程組織及單體設備的性能對整套空分裝置的性能影響重大。在現有的流程中，如圖1所示，通常是從進口空氣過濾器出來的流程空氣被去除了塵埃和其他機械雜質後，經過多級離心空壓縮至所需壓力，此空氣進入雙級空冷塔，先用常溫水加以冷卻清洗，再經過低溫水進一步冷卻後送純化器。大量有害元素可以被去除。常溫水在泵29的作用下進入空冷塔30下部，空分裝置預冷系統低溫水通常使用的是循環水，循環水依次通過氮水塔27、泵28、氨冷塔26降溫後進入空冷塔30，對空氣降溫，循環水內含鈣鎂離子，長期運行易產生低溫結晶物，且在氨冷器內極易形成低溫結垢、堵塞通道，將造成氨冷器無法工作，空分預冷效果不好，空分預冷系統工作效率降低，空冷塔出口空氣溫度高，影響空分裝置的長周期、安全穩定運行，極易造成系統停車。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種能夠降低能耗、延長設備使用壽命的空分預冷系統。

基於上述目的，本發明採用如下技術方案：包括氮水塔、連接在氮水塔底部的第一泵和連接在第一泵上的氨冷器，氨冷器上連接有雙層空冷塔；所述雙層空冷塔分為上層冷卻塔和下層預冷塔，雙層空冷塔的塔體頂部設置有空氣出口，塔體下部設置有空氣進口，上層冷卻塔上部設置的脫鹽水進口與氨冷器相連接，上層冷卻塔和下層預冷塔之間設置有隔板，隔板上設有通氣管道；上層冷卻塔下部設有脫鹽水出口，下層預冷塔上部側壁上設置有循環水進口，底部設有水排出口，循環水進口與第二泵相連接；脫鹽水進口和循環水進口上連接有設於塔體內的噴水裝置。

進一步地，所述通氣管道向上凸起，通氣管道上方設置有固定式升氣帽，隔板一端設有凹陷的集水槽，集水槽與脫鹽水出口相連接。

進一步地，所述噴水裝置包括連接主水管、連接在主水管上的第一支水管和第二支水管，第一支水管上連接有上層布水管，第二支水管上連接有下層布水管，上層布水管和下層布水管均包括圓形的固定板和對稱設置在固定板上的的管道，同一固定板上的管道相互平行。

進一步地，所述上層布水管與下層布水管的管道軸線相互垂直。

進一步地，所述升氣帽上方設置有限位裝置。

進一步地，所述隔板上均勻設置有四個通氣管道。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

（1）本發明在雙層塔體中間設置有一隔板，將塔內空間分為上層冷卻塔和下層預冷塔，上層冷卻塔底端側壁上設置有脫鹽水出口，上層冷卻塔內通入經氨冷器冷卻後的脫鹽水冷卻，下層預冷塔內通入普通循環水，隔板上設置有通氣管道，通氣管道上方設置有升氣帽，氣體可以通過通氣管道從下層預冷塔進入上層冷卻塔，但由於升氣帽的存在，可避免脫鹽水進入下層預冷塔，可以有效減少能耗，同時減少脫鹽水預冷內的低溫結垢量，防止堵塞通道，延長設備使用壽命。

（2）上層冷卻塔上部側壁上設置有脫鹽水進口，下層預冷塔上部側壁上設置有循環水進口，脫鹽水進口和循環水進口上連接有設於塔體內的噴水裝置，布水均勻，冷卻效果好。

本發明採用兩級分開冷卻，在低溫水冷卻系統採用脫鹽水閉路循環，冷卻效果提高，避免了氨冷器內的低溫結垢，延長設備的使用壽命，減少停車次數，確保了空分裝置的運行周期，降低了預冷系統的運行成本和檢修費用，實現了節能降耗。

附圖說明

圖1是現有技術的結構示意圖；

圖2是本發明的結構示意圖；

圖3是雙層空冷塔的結構意圖；

圖4是噴水裝置的的結構示意圖；

圖5是上層布水管的俯視圖；

圖6是下層布水管的俯視圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行詳細說明。

一種空分預冷系統，其結構如圖2所示，包括氮水塔25、連接在氮水塔25底部的第一泵23和連接在第一泵23上的氨冷器24，氨冷器24上連接有雙層空冷塔。

如圖3所示，所述雙層空冷塔包括塔體7，塔體下方設有裙座8，塔體7頂部設置有空氣出口1，塔體7下部設置有空氣進口14，塔體1底部設置有水排出口15，所述塔體7中間設置有一隔板6，隔板6將塔內空間分割為上層冷卻塔2和下層預冷塔16，隔板6上設置有向上凸起的連通上層冷卻塔2和下層預冷塔16的四個通氣管道5，通氣管道5上方設置有固定式升氣帽4，升氣帽4上方設置有限位裝置3，隔板6一端設有凹陷的集水槽11，集水槽11上連接有脫鹽水出口12；所述上層冷卻塔2上部側壁上設置有脫鹽水進口10，脫鹽水進口10與氨冷器24相連接，下層預冷塔16上部側壁上設置有循環水進口13，循環水進口13與第二泵22相連接脫鹽水進口10和循環水進口13上連接有設於塔體7內的噴水裝置9，將冷卻後的脫鹽水從脫鹽水進口噴入上層冷卻塔2，與氣體交換熱量後從脫鹽水出口12排出，常溫循環水從循環水進口13進入下層預冷塔16；氣體從空氣進口14進入塔體7內，先經過下部常溫循環水加以冷卻清洗，再經過低溫脫鹽水水進一步冷卻後送至下一工段；氣體可以通過通氣管道5從下層預冷塔16進入上層冷卻塔2，但由於升氣帽4的存在，可避免脫鹽水進入下層預冷塔16，可以有效減少能耗，同時減少脫鹽水預冷器內的低溫結垢量，防止堵塞通道，延長設備使用壽命。

所述噴水裝置9的結構如圖4-6所示，包括連接主水管17、連接在主水管17上的第一支水管19和第二支水管18，第一支水管19上連接有上層布水管21，第二支水管18上連接有下層布水管20，，上層布水管和下層布水管均包括圓形的固定板和對稱設置在固定板上的的管道，同一固定板上的管道相互平行，所述上層布水管21與下層布水管20的管道軸線相互垂直。

與循環水進口13相連接的噴水裝置9也可以為一層布水管。

本發明的工作過程為：（1）空氣通過空氣進口14進入雙層空冷塔的下層預冷塔16，循環水對空氣進行清洗冷卻，循環水通過水排出口15排出；（2）空氣經過清洗後進入通氣管道5以及通氣管道5和升氣帽4之間的間隙進入上層冷卻塔2內，低溫脫鹽水對空氣進一步冷卻，噴水裝置9為雙層布水管結構，噴灑更均勻，冷卻效果好，冷卻後的空氣經過空氣出口1流出進入下一工段。

如圖1所示，從脫鹽水總管來的脫鹽水依次進入氮水塔25、第一泵23、氨冷器24和雙層空冷塔，對空氣進行冷卻，冷卻後的脫鹽水形成閉式循環繼續進行冷卻，脫鹽水總管的脫鹽水根據氮水塔液位自調自動補水；循環水通過第二泵22進入下層預冷塔16，對空氣加以冷卻清洗。本發明採用兩級分開冷卻，在低溫水冷卻系統採用脫鹽水閉路循環，避免了氨冷器24內的低溫結垢，延長設備的使用壽命，減少停車次數，確保了空分裝置的運行周期，降低了預冷系統的運行成本和檢修費用，實現了節能降耗。