氮气站预冷纯化系统改造

许杰华

（沈阳有色金属加工厂水箱带，辽宁沈阳110102）

[摘

要]

介绍了氮气站预冷纯化系统改造原理及实际操作过程，以及实际使用效果。预冷；冷冻机；蒸发器；分子筛

[关键词]

氮气站预冷纯化系统由SD30s—WIN型冷凝机组、蒸发器、HXK2530/8型纯化器组成。本设备为空气分离设备的配套机组，（如图一所示），用于冷却进入分馏塔的空气，以清除其中的水分、二氧化碳、乙炔等碳氢化合物，从而保证空分装置的正常运行。

从图1的原理图中可见，从空压机末级冷却器过来的40℃压缩空气，经过本系统的冷

进分馏塔冷冻机纯化器蒸发器空压机来气图1预冷、纯化原理图（一条生产线）凝蒸发器冷却至5℃以下，冷凝水由蒸发器下面排出，5℃以下的空气再经水分离器将过饱和液滴分离出来从底部排出，然后，空气从下部进入吸附筒，经筒内的13X型分子筛进一步清除水分及二氧化碳后，经粉末过滤器过滤分子筛粉末后，进入下一系统；预冷机组用于为蒸发器提供冷量，冷却进入吸附筒的空气。

经吸附筒出来的空气进入分馏塔，分馏塔要求进塔的空气温度不能超过20℃，CO2含量

30不超过1ppm。如果吸附筒的吸附效果不好，H2O

25与CO2的含量超标，精馏塔温度降至-133℃左右

CO2成饱和状态，温度继续下降时，过饱和部分20的CO2就会在塔板上冻结，出现冻塔现象，当

15累积到一定程度后，塔板彻底冻结，空气不能继续进入，造成塔彻底冻死。而H2O与CO2的10吸附效果取决于纯化器，纯化器中分子筛的吸

5附量代表吸附能力，即单位重量或单位体积的

0吸附剂所吸附气体的数量，它是温度和压力的

50100150200(℃)函数，当压力不变时，表示吸附量与温度之间

图2吸附等压线关系的曲线为吸附等压线（见图2），从图中可

看出，吸附量随温度的升高而大幅度下降，而

且空气中CO2最大含量与温度和压力有关，在压力不变时，温度越高，空气中所能含的CO2就越多；从以上分析可以看出，进入吸附筒的空气温度，是决定吸附效率的关键因素。

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PDF 文件使用 \"pdfFactory Pro\" 试用版本创建 www.fineprint.cn吸附量吸附筒要求吸附温度为5℃，而经原预冷机组出来的空气温度在15℃～18℃之间，远远超过5℃，大大降低了吸附筒的能力，所以经常造成冻塔，严重制约了生产。

氮气站空压机来气温度在50℃～60℃，夏季有时高达80℃，鉴于这种情况，根据上述原理分析，我们认为必须加大预冷机组的能力，来降低进入吸附筒空气的温度，如果采用新型冷凝机组需资金30万元

1左右，在厂无力购买情况

2下，我们利用原有的一台

旧蒸发器和一台冷冻机组，经过修理组成一套新

3V2V3预冷机组（蒸发器3、冷冻

V4V6机3、阀门V3、V2、V5、

蒸发器2V1蒸发器3V6和管路等）与原来两套

预冷机组连接，形成空气

V5二级冷却系统（如图3），

冷冻机2该系统大大提高了空气冷

却效果，而且我们将新增

4冷冻机3设的一套预冷机组，设计

成可与二条生产线串联，实现一机两用。其操作过

蒸发器1程为：关闭阀门V1、V2；打开阀门V3、V5，关闭V6，利用冷冻机3、蒸发器3和冷冻机1、蒸发器1

1、2为空气由空压机来管路可给1号分馏塔供气，反

3、4为进两台纯化器之打开阀门V2、V6，关闭

冷冻机1V4、V5、V3，利用冷冻机

图3改造后原理图3、蒸发器3和冷冻机2、

蒸发器2可给2号分馏塔供气。冬季空气温度下降时，关闭V3、V2、V5、V6阀门，还可以变成一级冷却，该系统即经济又实用。

改造后的预冷机组，使进入纯化器的空气温度由原来的15℃～18℃降至5℃～6℃，进入分馏塔的空气纯度提高，温度降至16℃～20℃。通过实践检验；我们的改造成功地满足了分馏塔对预冷纯化系统供气要求，再无冻塔现象发生，不仅满足了生产，同时节约了资金。

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