板翅式換熱器的甚本元件主換熱器
主換熱器的作用是實現(xiàn)作為原料氣的空氣、增壓空氣和氧氣、氮氣、污氮氣等返流氣體之間的熱交換。空氣由常溫冷卻到1OOK左右,增壓空氣由常溫冷卻至膨脹機前溫度,各返流氣體由低溫復熱至常溫。
主換熱器流道布置主要采用復疊布置,即一層熱流對應兩層冷流。但在特殊情況下(如高壓流體或有相變的情況下),也可以不必嚴格遵循熱、冷通道1:2的比例。某些高壓熱流或有相變的冷流可以采用單益布置,即一層熱流對應一層冷流。如何布置流道還是應該根據(jù)具體情況來確定。在通道排布時,應考慮各流體在芯體中盡可能均勻、分散地排布。在整體熱平衡的前提下,兼顧局部的熱平衡,避免出現(xiàn)一個芯體中冷熱不均的現(xiàn)象。這里需要注意的是空分設備開車啟動時,返流氧氣、氮氣還未產(chǎn)生,只有返流污氮氣能夠提供冷量。為了加快啟動速度,使增壓空氣盡快降溫進人透平膨脹機,理論上可將污氮氣布置在增壓空氣的旁邊,但還是應該注意綜合考慮局部熱平衡狀況,在合適的情況下多采用這樣布置。
2.液空液氮過冷器
液空液氮過冷器是利用冷流氮氣、污氮氣使液空、液氮等過冷,以減少汽化率,增加上塔回流,改善精餾工況。一般液側(cè)采用換熱系數(shù)大、低而疏的鋸齒形翅片,氣側(cè)則采用高而密的鋸齒形翅片。由于空分設備等級提高致使板翅式換熱器尺寸加大,也可選用其他類型翅片,從而在不加大阻力的情況下減小芯體截面尺寸,方便了生產(chǎn)制造。
3.冷凝燕發(fā)器冷凝蒸發(fā)器(以下簡稱:主冷)的作用是使下塔頂部氮氣冷凝,上塔底部液氧蒸發(fā),以提供下塔的回流和上塔的上升蒸汽。杭氧主要采用的主冷形式為:與上、下塔連接整體的冷凝燕發(fā)器,換熱器單元一般采用星形單層布置,方便與精餾塔組裝。在需要較大換熱面積時,會采用立式雙層的形式。隨著杭氧生產(chǎn)的空分設備等級不斷提高,板翅式換熱器尺寸也不斷增加,立式單層甚至雙層都已無法滿足要求??紤]運輸極限,近年一些特大型空分設備的主冷已開始采用臥式。除以上形式外,還有高熱流管殼式主冷和膜式主冷等形式,有文獻對大型空分設備中主冷的典型結(jié)構(gòu)進行了介紹和總結(jié),并重點介紹了杭氧與西安交通大學合作開發(fā)的狹縫微膜雙層冷凝蒸發(fā)器。
板翅式主冷的兩側(cè)均為相變換熱,換熱系數(shù)較大,故采用翅片高度相對小的多孔形翅片。液氧蒸發(fā)通道上下兩端敞開,液氧蒸發(fā)形成上塔的上升蒸汽。氮氣由下塔頂部引出進人芯體單元,冷凝液氮在芯體下部的封頭匯集由出口管導出??紤]到液氧操作的安全性,液氧側(cè)采用全浸方式并采用較大的翅片節(jié)距。
4.制妞系統(tǒng)各換熱器
帶氫系統(tǒng)的空分設備除了主換熱器、主冷和過冷器外,還包括粗氫冷凝器、粗氫液化器、精姐冷凝器和精氫蒸發(fā)器等換熱器。
5.粗妞冷凝艦
粗氫冷凝器位于粗氮塔頂部,將粗氫塔上部氫含量為%%左右的粗缸氣冷凝;從下塔底部抽出的液空經(jīng)節(jié)流進人粗氫冷凝器蒸發(fā)。板式芯體通常為1個單元,其中液空蒸發(fā)通道上下兩端敞開,粗氫氣由粗氨塔頂部經(jīng)過橋管和上封頭進人板式單元,冷凝成的液氫再回流到最上一塊塔板上參與精餾。粗氫氣冷凝通道與液空蒸發(fā)通道為錯流或逆流單疊布置方式。
6.粗妞液化器
根據(jù)工藝流程的不同,有時需設置粗氫液化器。從精氫冷凝器中抽出的部分液氮進人粗氫液化器進行蒸發(fā),從粗氫冷凝器粗氫側(cè)中抽出的部分不凝性氣體進人粗氫液化器進行再度冷凝,冷凝后的粗液氫進人精氫塔。板式芯體通常為1個單元,其中液氮蒸發(fā)通道翅片尺寸規(guī)格為6.決沂即x1.7mmxQZ”m;粗氫氣冷凝通道翅片尺寸規(guī)格為6.35mmx2.Ommx0.2mm,粗氫氣冷凝通道與液氮蒸發(fā)通道為單處布方式。
7.精盆冷凝器
精叔冷凝器位于精氫塔頂部,將精氫塔上部純氫氣冷凝液化;來自主冷的液氮蒸發(fā)。板式芯體通常為l個單元,其中液氮蒸發(fā)通道上下兩端敞開,純氫氣由精氫塔頂部經(jīng)橋管和上封頭進人板式單元,冷凝成的液氫再回流到最上一塊塔板參與精餾。精氫氣冷凝通道與液氮蒸發(fā)通道為逆流單益布置方式。
8.精妞燕發(fā)舒
精氫蒸發(fā)器位于精氛塔底部,將精氛塔底部的液氫蒸發(fā),來自下塔的氮氣冷凝液化。板式芯體通常為,個單元,其中液氫蒸發(fā)通道上下兩端敞開,精氫氣冷凝通道與液氮蒸發(fā)通道為逆流單盛布置方式。