冷量利用

2024-10-06

冷量利用（精选7篇）

冷量利用篇1

摘要：提出了液态乙烯冷量综合利用改造的设计方案, 介绍了装置的工艺流程和主要设备;分析了技术改造的成果。实践表明:液态乙烯冷量综合利用装置每小时节约用电190kW·h、蒸汽1t、循环水350m3/h。装置年利润380万元, 节能效果明显。

关键词：液态乙烯,综合利用,节能,技术改造

滕州中盛化工有限公司基地位于鲁南高科技化工园区内, 规划建设面积两平方公里。一期工程规划的环氧乙烷项目已建成投产, 与之配套的10万t/a乙烯仓储项目于2012年投产, 在整个项目投产后对液态乙烯的汽化过程中的冷量进行了综合改造利用, 即以乙二醇作为冷媒, 获取-103.9℃液态乙烯汽化时释放的冷量, 传递给其他需要冷量化工装置使用, 从而降低了乙烯仓储单元液态乙烯汽化所需蒸汽量, 大大减少化工装置了制冷所需能耗。经过2a来的运行, 收到较好的效果, 年节约达380万元, 技改投入少、成效显著。

1 技改前冷量供需情况

1.1 乙烯仓储单元冷量情况

环氧乙烷装置设计为6万t/a, 按100%负荷每小时7.5t产量计, 乙烯仓储单元正常供给乙烯为6.25t。这部分乙烯从液态乙烯 (-104℃) 汽化至约50℃供环氧乙烷装置使用 (暂为40℃) 。期间产生的冷量除自身使用外, 其余汽化所需的热量全部靠蒸汽加热来进行调整。

1.2 环氧乙烷装置冷量需求情况

技改前环氧乙烷装置所需要冷量来源于氟利昂冰机机组的制冷。环氧乙烷装置冷量主要使用部位及状态:环氧乙烷单元热态产品由约40℃冷却至-5℃以下;去外界其他单元环氧乙烷输送及循环其冷量的损耗.根据生产实际进行测试:环氧乙烷产品冷却器冷媒为50%乙二醇水溶液。最大热负荷250k W·h, 正常时228k W·h;环氧乙烷储存冷却器冷媒为50%乙二醇水溶液, 最大热负荷140k W·h, 正常时128k W·h。

2 冷量供需概算

1) 按环氧乙烷100%负荷生产时每小时供给乙烯6.25t计, 乙烯仓储单元液态乙烯可以提供的冷量为:

折算为138.734 2×104k J。

其中:C——2.775k J/kg·K

M——6 250kg

△T——80℃, 其中设计进丙烷换热器的温度为-95℃, 出丙烷换热器的温度-15℃。

2) 环氧乙烷热态产品使用冰机降温的实际运行情况

(1) 冬季运行需要的冷量: (2012年11月22日数据)

折算为105.001 6×104k J。

其中:C——3.351k J/ (kg·K)

M=ρ*V——104 945kg

V——983/h

ρ——1 070.87kg/m3

△T——3℃, 其中进冰机换热器的温度为-9.7℃, 出小冰机换热器的温度-12.7℃。

(2) 夏季运行需要的冷量: (2012年9月16日数据)

折算为171.38×104k J

其中:C——3.35 k J/ (kg·K)

M=ρ*V——107 087kg

V——1003/h

ρ——1 070.87kg/m3

△T——-4.8℃, 其中进小冰机换热器的温度为-9.7℃, 出小冰机换热器的温度-14.5℃。

3 冷量综合利用与平衡的技改方案

3.1 技改方案的流程描述

采取冰机和乙烯仓储单元换热器串联的运转模式。即:乙二醇冷冻液经循环泵加压先进入小冰机初步降温然后再经过乙烯仓储装置丙烷换热器进行冷量交换进一步降温, 降温至-12℃冷冻乙二醇溶液给环氧乙烷装置降温后返回乙二醇溶液储槽。

从简易流程图可以看出, 根据环氧乙烷装置冷量生产负荷, 小冰机和乙烯仓储单元换热器既可以串联使用也可以单独隔离使用。具体情况分析如下:

(1) 当在夏季生产或者环氧乙烷装置负荷所需冷量超过小冰机制冷量时, 采取小冰机和乙烯仓储单元换热器串联的运转模式。乙二醇冷冻液经循环泵加压先进入小冰机初步降温然后再经过乙烯仓储单元丙烷换热器进一步降温 (优先调节使用乙烯仓储单元提供的最大冷量) , 冷冻乙二醇给环氧乙烷装置降温后返回乙二醇储槽。

(2) 当环氧乙烷装置负荷所需冷量低于乙烯仓储单元提供的冷量时可以停运小冰机, 环氧乙烷装置所需的冷量全部依靠乙烯仓储单元提供, 小冰机作为备用, 可以大大降低电耗。

3.2 技改平衡方案的概算

在对环氧乙烷装置运行过程中所需的乙烯的压力及饱和分压进行了整体方案制作前的概算, 具体是以乙烯供应的参数及冷量交换时部分温差进行的。

3.2.1 乙烯仓储单元自身冷量的需求量计算

乙烯仓储单元一台乙烯压缩机连续运转, 将乙烯储罐的气态乙烯压缩冷凝为液态乙烯, 液态乙烯回流至乙烯罐, 期间加压由气态冷凝为液态的冷量是由液态乙烯的提供。

乙烯压缩机设计为:流量400m3/h;出口压力1.7MPa;温度40℃ (此温度为经循环冷却水后的气体温度) 由此进行冷量概算如下:

(1) 在1.6 MPa (G) 下气态乙烯 (40℃) 冷凝成液态乙烯 (-90℃) 需要的冷量为Q耗可由图2进行衡算:

(2) 在1.6 MPa (G) 下气态乙烯 (40℃) 冷却到饱和温度 (-35℃) 所需要的冷量:

折算为5.9774×104k J。

其中:C——1.589k J/ (kg·K)

M=ρ*V——500kg

V——400 m3/h

ρ——1.25kg/m3

△T——75℃, 其中气态乙烯进预冷器的温度为40℃, 达到饱和温度-35℃。

(3) 在1.6 MPa (G) 、饱和温度下气态乙烯液化需要冷量即液态乙烯的汽化潜热:

折算为17.054 4×104k J。

M——500 kg

Q潜——340.82 k J/kg

(4) 液态乙烯由-35℃冷却到-90℃所需要的冷量:

折算为7.106×104k J。

其中:C——2.588k J/kg·K

M——500kg

△T——55℃

此过程消耗的冷量为:Q耗=Q1+Q2+Q3=301 167.5 k J折算为7.20万大卡, 也就是说自身满足冷凝所需要的冷量。

3.2.2 乙烯提供冷量计算

按每小时供给乙烯6.25t计量 (环氧乙烷生产负荷为100%时) , 液态乙烯可以提供的冷量为:

折算为138.734 2×104k J。

其中:C——2.775k J/ (kg·K)

M——6 250kg

△T——80℃, 其中进丙烷换热器的温度为-95℃, 出丙烷换热器的温度-15℃。

3.2.3 富余的冷量

富余冷量Q余=Q乙烯-Q=1 387 500-301 167.5=1 086 332.5k J, 折算为108.638 2×104k J。

通过方案冷量概算可知, 乙烯仓储单元气态乙烯压缩机连续运转, 乙烯仓储单元内部消耗冷量除冷凝乙烯回收至大罐外, 还能提供的冷量供化工装置使用, 而且在冬季、春季前期及秋季后期可以满足环氧乙烷冷量使用, 此种状态可以停运小冰机;环氧乙烷装置夏季生产时, 冷量是不能满足生产需要的, 还行低负荷运行补充部分冷量。

4 技改成果评价

技改实施后, 针对漏冷严重的情况, 加强的保冷的防护。实际运行中, 夏季天气温度连续在36℃以上, 并且环氧乙烷负荷维持在110%以上运行时, 在满足乙烯仓储自身冷量使用外, 所需冷量由乙烯汽化提供的冷量完全满足生产所需, 而且环氧乙烷装置配套的冰机完全停运。

冰机停运, 环氧乙烷所需的冷量全部依靠乙烯仓储单元提供, 小冰机作为备用, 如此可以大大降低电耗。小冰机机组的电耗为190k W·h;乙烯仓储装置每小时少用蒸汽约1t;循环水每小时节约350m3/h;三项年累计达380余万元, 节能效果明显。

5 技改的优化

在稳定长周期稳定运行的基础上, 计划在乙烯仓储单元投资一台回收能力较小的乙烯压缩机, 使之连续运转, 气态乙烯经压缩机加压经循环水冷却后直接送至环氧乙烷装置。

乙烯压缩机可以初步设计为:流量400m3/h;出口压力2.8MPa;温度40℃ (此温度为经循环冷却水后的气体温度, 为可调温度) 见图3。

此方案中冷量的核算如下:

(1) 按每小时供给乙烯6.25t计量 (环氧乙烷的产量在100%生产时) , 液态乙烯可以提供的冷量为:

折算为138.734 2×104k J。

其中:C——2.775k J/ (kg·K)

M——6250kg

△T——80℃, 其中进丙烷换热器的温度为-95℃, 出丙烷换热器的温度-15℃。

(2) Q余=Q乙烯=1 387 500k J折算为138.734 2×104k J。

优化改造后, 电耗相对冰机间歇开启将有所下降, 同时陆续运行后回收的气体乙烯将不再消耗液态乙烯的冷量冷凝后回大罐, 内部不消耗冷量, 乙烯仓储单元液态乙烯所有冷量完全供环氧乙烷装置使用。整体的能量平衡进一步得到优化。

冷量利用篇2

LNG即液化天然气,由甲烷、乙烷、丙烷、丁烷以及少量水、硫化物、非烃类杂质组成,其中以甲烷为其主要成分。产自不同国家和地区的LNG具有不同的成分组成,如产自荷兰的LNG中含有的甲烷体积分数为81.7%,而产自澳大利亚的为91.5%。因LNG的主要成分为甲烷,因此其物理性质和化学性质均与甲烷类似,主要包括如下几个方面:首先,LNG在气体状态下,其标准密度为0.717kg/m3,而在液体状态下的密度,则与甲烷含量和温度有关,甲烷的含量越高,密度越小,对于同一种LNG,其温度越高,密度越小,通常情况下为430-470kg/m3:其次,LNG无色、无味、无毒,不溶于水,可溶于油,化学性质稳定;另外,LNG热值高,属于易燃易爆的危险品。

2 液化天然气优势

2.1 安全、环保

与一般的天然气相比,液化天然气是清洁型能源,可以完全燃烧,而且具有很大的优势,可以减少对环境的污染和破坏,降低对人们生命健康的危害率,具有很大的安全性。气态天然气的密度比空气的密度小,一旦泄露,就会迅速扩散,严重危害着人们生命健康的安全和周围设施的稳定,具有极大的危险性。而液化天然气的温度非常低,非常容易储存和运输,安全性极大,是人们广泛使用和信赖的能源。

2.2 建设投资有时间和效益的优势

液化天然气的密度和体积都是比较小的,具有明显的优势,在运输和储存方面的优势尤为显著。在储存液化天然气时,只需要利用温度较低的槽车就可以,不需要使用大型的储气设备,而且同样适用于远距离运输,大大减少了液化天然气运输的成本,提高了天然气企业的经济效益。液化天然气只需依靠气化站就可以确保规定范围内的平衡供气。对于天然气企业和相关部门来说,液化天然气的建设投资不仅有经济效益和环境效益的优势,更重要的是,还有时间的优势。

3 液化天然气的气化工艺

液化天然气汽化的工艺流程。在液化天然气的汽化过程中,一般有两种汽化的工艺流程,其中一种是先将液化的天然气直接蒸发成气体,然后将气体直接压缩,从而使液化的天然气汽化,另外一种是将液化天然气的蒸发气体进行再液化,然后用泵增压后再汽化的工艺。两种工艺流程的最终目的都是将液化的天然气汽化,并且在前部分的处理过程中是一样的,只是对蒸发气体的处理不一样,一种是直接压缩,一种是进行再液化后用泵增压后再汽化。汽化站在实际的对液化天然气进行汽化的过程中,一般是选择对蒸发气体进行再液化的工艺。在一些规模比较大的液化天然气汽化站中,当液化天然气运输到达目的地之后,一般采用卸车鹤管对液化天然气进行卸载,并将其输送到液化天然气储罐中将其储存起来。在对液化天然气进行汽化的过程中,如果采用将液化天然气的蒸发气体进行再液化的工艺,应该先使用泵将储罐中的液化天然气输送到汽化器中,汽化器就是对液化天然气进行汽化的主要场所,是汽化的发生器,经过汽化器汽化的液化天然气就可以直接利用了,可以输送到普通家庭、发电厂以及和大型工厂中,供人们生活使用和生产使用。另外,储存在储罐内的液化天然气由于与外界的温差存在,会发生冷量损失,并且这种冷量损失是不可避免的,因此部分液化天然气就会蒸发,这部分蒸发的液化天然气称为BOG。在对蒸发BOG气体再液化的时候,需先将蒸发气体BOG进行压缩,将其输送到压缩机中,压缩至压强为1兆帕,然后将经过低压泵输送的液化天然气的过冷液体进行混合换热,与之混合换热的液体的压力也为1兆帕左右,通过和过冷的液体进行热交换,从而使蒸发的天然气再液化,然后再通过泵增压后经过汽化器进行汽化,最终供人们使用。在实际的液化过程中,之所以人们青睐于使用对蒸发气BOG进行再液化,主要是因为如果采用直接压缩,需要消耗非常大的压缩功,在压缩的过程中必须将气体的压力升高到管网的压力。而采用再液化的工艺的时候,也需要对液体进行压力的升高,在升高压力的时候直接采用泵进行,在压缩液体的时候,液体的体积本身就比较小,因此在压缩的过程中不需要压缩过多的体积,不需要向气体压缩那样,将气体的体积大大缩小,消耗大量的能源,因此消耗的能源也比较小,可以节省将近一半的能源。

4 液化天然气的冷量利用

液化天然气是一种低温的液体混合物,是经过一定的工艺液化形成的,经过的处理工艺主要包括脱水处理、脱硫处理和低温冷冻工艺等。在生产液化天然气的过程中,需要消耗大量的能源,尤其是耗电量非常大。在液化天然气的汽化站中,是将液化天然气进行汽化的过程,只有经过汽化之后的天然气才能供人们使用,汽化过程主要是通过汽化器来实现的。液化的天然气在汽化的过程中,会放出大量的冷能,这些冷能主要包括气态的天然气从储存温度恢复到环境中温度过程中释放出来的显热,另外还包括液态的天然气在汽化过程中产生的潜热。在汽化的过程中,如果没有对这部分的冷能进行回收利用,将对大气造成严重的污染,同时也造成了能源的严重浪费。因此在液化天然气进行汽化的过程中,必须对天然气的冷能进行合理科学的利用,从而实现我国的可持续发展。因此,在液态的天然气汽化的过程中,一定要通过某一种先进的工艺技术来对液化天然气的汽化冷能进行充分利用,实现能源的循环利用,从而为企业带来更大的经济效益。在国外,已经对对液化天然气的汽化冷能的利用进行了研究,并将冷能应用于发电、空气液化以及冷冻食品等,从而获得更大的经济效益和社会效益。

4.1 将液化天然气的冷能用作燃料

一些国家已经采取了一定的措施来对限定汽车排放量,并且推广能源汽车,例如天然气、太阳能和燃料电池等。液化天然气在汽化的过程中,会产生大量的冷能,这部分的冷能可以用于运输工具的燃料。将天然气经过低温液化之后,密度非常大,可以达到甲烷的几百倍,而体积的能量密度也非常高,已经达到汽油的72%。天然气在液化之前应该先进行一定的预处理,消除各种杂质,这样汽车尾气排出的尾气中含有的污染源就会大大减少。

4.2 将液化天然气的冷能用于发电

在我国的工业不断发展的过程中,对电能的需求量在不断增加,但是在传统的发电过程中,需要消耗大量的能量,在传统的煤炭发电中,不仅需要消耗非常多的煤炭,同时在发电的过程中也会对环境造成严重的污染,并且我国的煤炭资源比较集中,但是发电厂却分布非常广泛,因此,对于很多地区来说,利用煤炭发电,在能源上的获取具有一定的困难。近年来,风力发电、太阳能发电等利用可再生能源的发电越来越多。而采用天然气发电,就可以有效的缓解煤炭资源部分不均的状况,并且也能够有效减少对环境造成的不利影响。

4.3 将液化天然气的冷能用于分离空气

液化天然气中的冷能还可以用于分离空气。采用液化天然气的冷能用来冷却空气,可以大大降低各种能源的消耗,并且空分流程也得到了大大简化,可以减少建设费用,也能够降低液化天然气在汽化过程中的费用。

5 结论

在对液化天然气进行汽化的过程中,主要是把液化天然气的蒸发气体进行再液化处理工作,接着通过泵增压进入汽化器中进行汽化的工艺,能够把汽化过程中的能源消耗有效降低到最小,天然气在汽化过程中会产生大量的冷能,这部分的冷能可以应用在空气分离、发电以及汽车燃料中,实现对能源的回收利用,同时对环境造成的污染能够大大减小。

摘要：天然气作为我国生产生活中非常重要的一项能源,其中液化天然气的使用已经非常频繁。当前在实际应用的时候,一般是选择利用气体的天然气,这就需要将液化的天然气进行汽化处理。虽然我国天然气汽化工艺同西方国家相比起步比较晚,但是近年来也在持续的发展。及时同西方发达国家的天然气汽化工艺相比仍有不小差距,但是随着技术进步这种差距会越来越小。本文主要阐述了液化天然气的汽化工艺以及冷量利用问题,希望能够提高液化天然气汽化的效率。

关键词：液化天然气,汽化工艺,冷量利用

参考文献

[1]张守江,兰颖,黄霞.LNG净化与液化工艺概述[J].化工进展,2012(S2):96-99.

[2]李青平,孟伟,张进盛,等.天然气液化制冷工艺比较与选择[J].煤气与热力,2012(09):4-10.

冷量利用篇3

将脱水脱硫处理应用于天然气当中, 并在低温工艺的基础上, 将经过脱水脱硫处理后的天然气实施冷冻液化, 从而生成低温液体混合物。每使用850k Wh动力可以生产LNG一吨, 而针对LNG接收站来讲, 通常需要对汽化器进行应用, 促使LNG被汽化, 这一过程中将释放出大量的冷量, 数量大约为837 k J/kg。在汽化器当中, 这些冷量会在空气以及海水的作用下被舍弃, 因而大量的能源遭到浪费。

现阶段, 在对相关工艺进行应用的过程中, 可以对LNG冷量进行充分的应用, 从而可以实现能源节约的目的, 最终对于创造更多的经济效益具有促进作用。

1 LNG冷量㶲特点

LNG冷量㶲的大小很容易受到多种因素的影响, 本文从环境温度和系统压力的角度展开了分析。

1.1 环境温度方面

在不断增大的环境温度背景下, 会导致扩大现象产生于压力㶲和LNG低温㶲和总体的冷量㶲当中, 这一特点同㶲的内涵是相符的。同时也充分说明较大的关联性产生于环境温度以及LNG冷量㶲的应用效率之间, 即LNG冷量㶲会随着环境温度的不断提升而随之扩大。

1.2 系统压力的影响

当LNG系统压力不断增加的过程中, 必将导致不断增大的压力㶲, 从这一特点中可以看出, 其同压力㶲的内涵是相符的[1]。然而, 此时LNG低温㶲会逐渐减小, 产生这种现象的主要原因是:首先, 在不断增加压力的过程中, 会导致温度升高的状况在液体混合物泡点中体现出来, 这样一来, 会降低环境热平衡温差;其次, 在不断增大的压力下, 临界区同液体混合物的距离越来越近, 从而有效降低了汽化潜热。要想获得LNG总冷量㶲, 需要将压力㶲和低温㶲相加处理, 所产生的值会在压力不断升高的过程中而不断降低, 而当p大于2 MPa时, 该值始终处于相对平缓的状态。

2 液化天然气 (LNG) 的冷量利用

在对LNG进行研究的过程中可以发现, 其呈现出多种用途, 而一定的差异产生于压力㶲和低温㶲当中, 同时也拥有完全不同的回收途径。在LNG的实际用途基础上, 才能够对LNG冷量进行科学的应用, 而在对LNG冷量进行回收的过程中, 同样需要对特定的工艺流程进行应用。

本文在对液化天然气 (LNG) 的冷量利用进行研究的过程中, 从空气分离和发电两个角度出发进行了分析。

2.1 空气分离

当环境温度同低温㶲的距离越远, 后者越大, 因此在对LNG冷量进行应用的过程中, 应尽量确保温度处于较低水平。同时, 同LNG相比, 空分装置需要的温度更低, 由此可见, LNG的冷量㶲拥有更高的利用价值。现阶段, 将LNG冷量应用于空分装置中, 拥有较强的技术支持, 在冷却空气的过程中, 需要对LNG冷量进行应用, 从而促使能耗量显著降低, 更重要的是, 这一过程中可以对空分流程进行简化, 从而对建设费用进行降低, 随之降低的还包括LNG汽化费用。

当LNG发电系统同空分装置等的运行可以联合起来时, 此时该系统拥有零排放的特点, 该系统可以充分利用LNG冷量、发电、空气分离等。在多级压缩机的作用下, 空气将得到充分的压缩, 冷氧气和冷氮气由空分装置和LNG输出, 其可以在对多股流换热器进行应用的过程中来冷却空气, 而氧氮分离可以在空分装置中展开。氧气同LNG吸热汽化后进行融合, 对驱动燃气轮机发电进行燃烧的过程中需要在燃烧室中进行, 废气产生于做功后, 余热锅炉会吸收这些废气, 从而将热能有效的提供给蒸汽动力循环, 在对分离器进行应用的背景下, CO2得以产生, 接下来还需要对多级压缩机机型应用, 并在LNG的作用下得以冷却和液化。

2.2 发电

要想促使整体效率在液化天然气发电系统中得以有效的提升, 需要充分利用LNG冷量, 缺少了LNG冷量的功能, 发电系统就同传统的应用普通天然气的系统没有区别。

发电过程中应用LNG冷量主要有三种途径, 分别为在吸气温度中需要对气体动力循环进行降低;冷凝温度是建立在蒸汽动力循环降低的基础上的;直接膨胀发电[2]。在LNG冷量发电的过程中, 需要对兰金混合循环进行应用, 其是建立在将丙烷作为工作流体和天然气直接膨胀透平机的基础之上的。当海水被丙烷液体吸收以后, 会产生热量汽化的效果, 发电是由高压蒸汽驱动丙烷透平膨胀机来实现的, 接下来, LNG会冷凝处理丙烷冷凝器所放出的热量, 并且, 当高压LNG吸热汽化时, 驱动天然气透平膨胀机发电。

3 结论

综上所述, 近年来, 在科学技术不断进步的背景下, LNG冷量被发达国家在多个领域内展开了应用, 如冷冻食品、空气液化以及冷量发电等, 为节省能源并创造更多的经济效益做出了巨大的贡献。而同发达国家相比, 我国这一领域的发展和研究还相对落后, 鉴于此, 本文对液化天然气 (LNG) 的冷量利用问题进行了详细分析, 希望对我国相关领域的发展起到促进作用。

摘要：本文在对液化天然气 (LNG) 的冷量利用问题进行研究的过程中, 首先对LNG冷量特点进行了研究, 并从空气分离和发电两个角度出发, 对液化天然气 (LNG) 的冷量利用展开了详细分析, 希望对我国相关领域的发展起到促进作用。

关键词：液化天然气,LNG,冷量利用

参考文献

[1]李振宇, 胡徐腾, 黄格省, 任文坡.进口LNG中乙烷资源与冷能利用途径分析及建议[J].石油与天然气化工, 2013, 02:143~148.

冷量利用篇4

1 LNG冷量应用在空分系统中的优越性

第一, LNG冷量的在真空分析系统中的利用实质上是一个热交换的过程中, 而且此过程是不可逆的力学过程, 无论在哪种情况下都会有一定的损失, 在热交换过程中, 损失的多少会直接受到传热温差的影响。和别的利用方法相比, 空气分离系统中循环氮气的温度比较低和LNG之间的的温差不大, 所以在冷量的回收中产生的损失会比较小, 采用该种方法就可以节省很多的设备, 因此是一种高效的方法;第二, 可以提高循环的液化率, 进而获得大量的液化产品同时还降低了能耗;第三, LNG的利用在短时间之内就可以获得大量的冷量, 就可以使得空分装置的启动时间变短。

2 设计利用LNG冷量的液体空分流程

随着我国LNG进口量的不断上升, 很多专业学者都对空分系统中引进LNG的冷量进行了很多的研究分析。文中对已有的研究进行总结的基础上, 提出了一种新的方案, 目的是为了利用LNG的冷量来生产出更多的液态产品。下面将介绍新型的引进LNG冷量的流程方案, 同时要建设新的系统。

2.1 流程的设计

图1为新设计的引进LNG冷量的流程方案图, 在图1中, 1表示空压机, 2表示纯化器, 3表示主换热器, 4表示下塔, 5表示冷凝蒸发气, 6表示上塔, 7表示过冷器, 8表示LNG换热器, 9表示循环压缩机, 10表示水冷却器。在该方案中, 采用了通过LNG预冷的中压氮气循环的液体空分流程, 其中精馏系统和传统方法的系统是一样的, 主要区别表现在制冷系统方面。在原来的流程中, 循环的氮气由内外两股循环共同组成, 精馏塔的冷量是由内循环来提供的, 而内循环的氮气的冷量是由外循环来提供的。但是在文中设计的流程中, 将氮气外循环制冷系统取消了, 由LNG在气化时释放的冷量来供给。

2.2 运行

首先下塔顶部的循环氮气经过主换热器中吸收了一定的热量之后, 然后将原料空气冷却之后进入循环压缩机之内, 使其的压力为2.6Mpa左右, 然后经过冷水机组温度降低之后再进入LNG换热器对LNG气化过程中释放的冷量进行吸收, 使其冷却到120K左右, 然后通过节流阀使其压力降至0.55Mpa, 再回到主塔提供冷量, 这就是一个完整的循环过程, 新的流程就是按照这样持续循环运行的。

2.3 新设计流程具有的特点

上文中设想的新流程和其它的流程相比, 具有的特点有:第一, 取消了氮气外循环系统, 因此节省了增压压缩机以及氮透膨胀机等设备, 这样使得流程更加简单, 同时节省了成本;第二, 使用LNG换热器替代了传统流程中的设备, 实现了对LNG冷量的有效回收, 这样就降低了能耗;第三, 在新流程中引进了LNG冷量可以有效降低循环氮气的预冷温度, 实现了系统运行最高压力的降低, 保证了系统运行的安全;第四, 和已有学者研究的方案相比, 使得进入压缩机中循环氮气的温度得到有效提高, 这样可以降低压缩的难度, 有效避免了低温压缩的困难。

3 对设想方案的验证分析

在方案设想完成之后, 文中使用Aspen Plus软件对所设想的方案进行了模拟计算, 经过计算, 从计算的结果中可以得知, 设想的新流程和传统的流程相比有着明显的不同, 在新流程中所需要的循环氮气量明显降低。系统运行时的最大压力为2.6Mpa, 和传统的液体流程4.2-5.0 Mpa相比降低了很多。传统的流程通常产生的能耗为0.5KW.h/kg, 文中设想流程的能耗为0.327 KW.h/kg, 二者相比降了很多, 这主要是因为在新的流程中, 最高运行压力的降低以及循环气量的减少。在流程模拟计算完成之后, 发现该方案的循环氮气量以及最高压力方面还有待进一步优化, 经过优化设计之后, 避免选用超低压压缩机可以使得循环氮气的进口温度得到有效提高, 通过这部分的冷量可以完全解决低压压缩机的问题。经过计算法发现, 随着温度的提高, 循环带去的压缩功能也又有了一定的提高。

4 对空分装置中LNG换热压力的分析

通常LNG在气化之后要同压缩机组加压之后才能进行远距离输送, 在这个过程中将会产生巨大的能耗。液体的体积比气体的体积要小很多, 而且液体的可压缩性小, 所以液体和气体相比在升压过程中会节约大约百分之五十的能耗, 所以LNG在气化之后应直接输送。

5 结束语

从上文中设想的方案可以看出, 在空分流程中引进LNG冷量可以使得冷量得到科学合理的利用, 同时可以提供系统的液化率并缩短装置启动的时间, 因此适合于液体产品多的场合使用。文中设想的流程和传统的流程相比, 所需要的氮气量明显降低了, 系统的最高运行压力也明显降低了, 产生的能耗也明显减少, 产生了明显的节能效果。总之, 文中设想的方案有利于节能降耗, 由于节省了很多设备, 因此流程中的总体成本也降低了, 无论是从生产的效果还是经济性的角度考虑, 该流程都是可行的, 是值得推广使用的。

摘要：本文首先分析了LNG冷量在空分系统中应用的优势, 然后提出利用LNG冷量的真空分离系统的设想方案, 最后对方案进行了模拟计算分析, 证明了方案实现了系统的节能, 是可行的。

关键词：空分流程,LNG,设想方案

参考文献

[1]燕娜, 厉彦忠.采用液化天然气冷量的空分系统新流程[J].化学工程, 2007 (9)

[2]王晓东, 王承阳, 杨东红, 王泽鑫, 高佳兵, 赵悦.空分设备在天然气输送工艺中余压和冷量的回收利用[J].节能, 2011 (9)

[3]顾安忠, 石玉美, 汪荣顺.中国液化天然气的发展[J].石油化工技术经济, 2004 (1)

[4]陈则韶, 程文龙, 胡芄.一种利用LNG冷能的空气分离装置新流程[J].工程热物理学报, 2004 (6)

开利单机最大冷量离心机组下线篇5

位于上海的开利全球研发中心设计研发了“常青树”系列19XRD机组，可应用于大型机场、商场超市、综合商业建筑、工厂以及区域供冷站。该机组在4月9日至11日举办的中国空调制冷行业最大展览会——中国制冷展上首度亮相。开利将为本地市场和全球市场生产“常青树”系列19XRD机组。

中国制冷空调工业协会常务副理事长杨炎如先生出席了开利19XRD离心机组下线仪式，并表示：“节能环保技术的研发应用将成为中国暖通空调行业发展的主要趋势。今天，成功下线的开利19XRD离心机组将成为我们推广节能技术的又一个新兴产品。我们也期待未来开利公司为中国暖通空调行业的可持续性发展研发更多节能高效的领先产品!”

“常青树”系列19XRD机组采用了开利专利技术，极大地提升了能效。该产品获得由中标认证中心颁发的节能产品证书。

具有双压缩机设计和大冷量特点的“常青树”系列19XRD机组部分负荷能效提高了7个百分点。在一个总需求12000冷吨、年运行180天的大型商用建筑中，该机组每年可节约能耗约40万千瓦时，相当于222户上海家庭一年的家庭用电量。

“‘常青树’系列19XRD机组的成功上市以及客户的积极响应展示了我们位于中国的研发中心世界级的水平和支持开利在全球暖通空调行业领导地位的能力。”开利建筑系统及服务亚洲区总裁舒若思(Ross B.Shuster)先生表示。

开利在中国的投资已超过1亿9千万美元。除了2006年全球研发中心的落成，开利于2004年在上海建立了全球压缩机中心、2006年在成都成立了中央空调空气端工厂。

开利在中国夺得了众多地标性项目，包括70%的2008年北京奥运场馆及相关设施空调合同，例如著名的“水立方”国家游泳中心和“鸟巢”国家体育场。

乌克兰大樱桃系列品种需冷量研究篇6

关键词：乌克兰大樱桃,系列品种,需冷量

需冷量也称需寒量、低温需求量或需寒积温, 是指落叶果树打破自然休眠 (内休眠) 所需的有效低温时数或冷单位[1]。需冷量不足, 植株不能正常完成自然休眠的全过程, 即使给予适宜的生长条件下, 也不能适期萌发, 或萌芽不整齐, 甚至引起花器官畸形或严重败育, 导致产量品质下降[2]。落叶果树能否满足低温需求量的需求, 能否顺利通过自然休眠, 是进行设施栽培的基本条件。在设施生产条件下, 如需量不足, 则突出表现为花期延长, 坐果率偏低或绝产[3]。

近年来, 乌克兰大樱桃系列品种以果大、肉脆、色艳、口感好、风味浓、品质优、坐果率高、耐贮运、成熟早而被广泛用于设施栽培, 但果农对这些品种的需冷量缺乏全面系统的了解, 常常造成扣棚升温时期不当而导致低产或绝产。目前对落叶果树需冷量的研究多集中在葡萄[4,5]、桃[2,6,7]、杏[8]等树种上, 而对大樱桃, 特别是乌克兰大樱桃系列品种需冷量的研究和报道较少。为此, 我们于2006年11月至2007年4月对乌克兰大樱桃系列品种需冷量进行了测定。

一、材料与方法

㈠供试品种

试验设在为甘肃省天水农校实习农场樱桃园, 供试品种为2001年从西北农林科技大学引进的乌克兰大樱桃系列品种奇好、早大果、胜利、宇宙、友谊。果园管理状况良好, 正处于初果期向盛果期过渡时期, 树势中庸健壮。

㈡试验方法

第一, 品种自然休眠结束期的确定。从2006年11月21日落叶结束后一月起每隔4天从大樱桃园分别取一次样, 每次每品种取长度在50cm~70cm的一年生健壮枝12条, 带花束状果枝的多年生枝12条, 共取样8次。取样后将枝条基部剪平, 插入约10cm的清水中, 及时置于 (20±2) ℃的温室内水培, 每2d换1次水, 并将其基部剪去少许, 露出新茬。各样本水培4周后按品种统计生长枝叶芽的萌芽率和带花束状果枝的花芽萌发指数。

叶芽的萌芽率是以枝条顶端叶芽鳞片开裂、露绿为准统计百分数。当萌芽率为50%~60%时, 其采样期累积低温量为该品种需冷量;当萌芽率为60%~70%时, 则以本次采样期与前一次采样期累积低温量的平均值为该品种需冷量;若萌芽率>70%, 采用前1次采样期积累低温数为该品种需冷量。花芽萌发指数计算:先将花芽分为5级, 1级为没有萌动;2级为花芽膨大;3级为花芽开绽;4级为花序露出;5级为花蕾分离;然后用该级别级数乘以该级别的芽数之和, 最后除以总芽数。若该值大于或等于2.5, 则说明低温量通过。

第二, 累积低温量的统计。连续记录2006年11月1日至2007年1月20日每天24h的温度数值。分别以≤7.2℃、0℃~7.2℃、0℃~9.8℃和犹他模型[9]作为计算果树需冷量的标准, 统计累积低温时数和冷温单位。

二、结果与分析

㈠天水地区2006年冬季低温时数与有效冷单位

分别采用≤7.2℃、0℃~7.2℃、0℃~9.8℃和犹他模型四种标准对天水地区2006年冬季低温时数与有效冷单位进行统计的结果如表1所示。从表1可以看出, 采取不同种低温测定标准统计的低温时数与有效冷单位德结果差异很大。≤7.2℃以下的低温时数很高, 有效冷温单位很大, 达1750c.u;0℃~7.2℃与0℃~9.8℃的低温时数比较接近, 有效冷温单位分别为799 c.u和871 c.u;犹他模型的最有效的温度区段 (2.5℃~9.1℃) 之间的温度时数很低, 导致有效冷温单位也很低, 仅为451 c.u。

㈡不同品种通过自然休眠日期的确定

不同采样枝经自然低温处理的时间长短不一, 虽经相同水培处理, 但萌芽状况不同, 早期的采样枝, 由于休眠未通过, 芽体不萌发或萌发率低。不同品种枝样经不同低温处理后萌芽状况也不同。胜利品种萌芽最早, 采集第3批萌芽率超过50%, 说明该品种在采集时休眠已通过, 宇宙品种萌芽最迟, 到采集第7批时才通过了休眠 (表2) 。不同采样期、不同品种的花芽萌发指数差异也较大 (表3) , 但总体与叶芽萌发状况相似, 只不过萌发时期推迟1个~2个采样期, 说明花芽休眠深于叶芽。

㈢不同品种需冷量的确定

根据不同品种通过自然休眠的日期推算的出各品种的累积低温数见表4。果树需冷量标准不同, 测定出同一树种各个品种低温需求量不同, 以7.2℃标准测定的低温需求量要比犹他模型高1倍多, 0℃~7.2℃标准和0℃~9.8℃标准比较接近, 这说明需冷量度量问题还需进一步研究和完善。但是结果都能反映出不同品种的低温需求量的高低是不同的, 以胜利、友谊需冷量较低, 宇宙较高, 另外花芽的需冷量都高于叶芽。

三、讨论

果树品种需冷量的测定较为复杂, 因为它除了树种与品种的因素之外, 还与地域的气候特征有关, 甚至同一地区的不同年份, 需冷量的测定结果也存在较大差异。因此, 在研究果树低温需求量时, 应根据本地的气候特点合理选用测定模型, 有时候不能仅用单一的需冷量标准来统计。此外, 每一品种的需冷量不能简单地以多少来衡量和反映, 必需要注明测定所选用的模型。

不同地区在同一树种、品种上测定出的需冷量有着较大的差异。高东升等[3]以犹它模型研究的大樱桃一些品种需冷量在1000C.U左右, 数值较大。这说明测定需冷量时必需要考虑地域性, 不同地区有不同的气候环境, 进而影响植物本身的生物学特性。处于西北地区的天水, 冬季尤其是进入12月份以后全天温度主要集中1.4℃以下, 占全天一半时间以上, 无效时数太多, 误差较大, 不宜采用犹它模型, 而0℃~7.2℃标准和0℃~9.8℃标准较能反映该地的气候型, 建议在该地使用。

乌克兰大樱桃系列品种需冷量高低不同, 扣棚时期应有所差异。胜利、友谊两品种低温需求量低, 自然休眠易渡过, 元月初就可早扣棚;奇好、早大果、宇宙可适当延后, 但天水地区进入元月份以后, 低于0℃的温度太多, 自然有效低温时数少, 采取田间等待会延长休眠期, 故可采取人工温度调控[9]、使用外化学物质如氨基氰[10,11]等措施缩短休眠期, 以避免因延误扣棚而错过上市的黄金期。

参考文献

[1]姜卫兵, 韩浩章, 汪良驹, 等.落叶果树需冷量及其机理研究进展[J].果树科学, 2003, [5].

[2]王力荣, 胡霓云.桃品种的低温需求量[J].果树科学, 1992, [1].

[3]高东升, 束怀瑞, 李宪利.几种适宜设施栽培果树需冷量的研究[J].园艺学报, 2001, [4].

[4]章镇, 高志红, 盛炳成, 等.葡萄不同品种需冷量研究初报[J].中国果树, 2002, [3].

[5]杨天仪, 李世诚, 蒋爱丽, 等.葡萄品种需冷量及打破休眠研究[J].果树学报, 2001, [6].

[6]沈元月, 郭家选, 贾克功.桃品种自然休眠结束期及需冷量[J].莱阳农学院学报, 1998, [1].

[7]王力荣, 朱更瑞, 左覃元.中国桃品种需冷量的研究[J].园艺学报, 1997, [2].

[8]陈登文, 高爱琴, 王飞, 等.杏品种的低温需求量研究[J].西北植物学报, 1999, [2].

[9]张俊民, 庞发虎, 杜俊杰.破除果树休眠的人工方法[J].山西果树, 2002, [1].

[10]胡瑞兰.缩短温室桃树休眠期的技术研究[J].邯郸农业高等专科学校学报, 2001, [3].

冷量利用篇7

目前, 国内大型甲醇装置合成系统大部分采用DAVY工艺, 从神华煤制油化工有限公司包头煤化工分公司投产的1 800kt/a甲醇装置合成系统来分析, 存在的主要问题是合成回路系统中冷量不足或换热效果不好, 主要表现为甲醇合成分离器进口的循环气温度设计要求为45℃, 但实际上难以降到50℃以下, 夏天更是达到60℃以上, 导致甲醇分离效果下降, 造成的直接后果是甲醇合成反应不好, 甲醇的单程转化率下降, 循环量加大, 副产物增多, 循环压缩机高负荷甚至超负荷运行, 甲醇产量减少;此问题长期得不到解决, 必然出现甲醇合成循环气成分失调, 难以调节控制, 系统进入恶性循环。

目前, 国内大型甲醇反应器采用DAVY管冷式结构的装置比较多, 其工作原理基本上类似换热器, 壳程装填催化剂, 管程介质为水, 甲醇合成反应在壳程进行, 管程的水汽化带走反应热。该设备结构复杂, 操作压力、操作温度高, 是甲醇装置的核心设备;其主要部件大体可分为壳体、管束、气体分布器、催化剂护篮、气体收集器、膨胀节、蒸汽喷射器、热电偶。甲醇合成塔的主要技术参数如表1。

对于管冷式的甲醇合成塔, 应注意以下问题。

(1) 换热面积合适及换热管在催化剂床层分布均匀是合成塔稳定操作的关键。因此, 应确保换热管的尺寸、换热管内件制作过程中分布均匀。由投产的1 800kt/a甲醇装置合成系统运行情况来看, 其换热面积存在较严重偏小的问题。

(2) 进气是否均匀也是重点考虑的问题。可以从底部进气;也可以从上下 (顶底) 进气, 然后通过中心管、耐火球、分布器进入催化剂层。上下进气效果更好。

(3) 反应气径向通过催化剂层, 进入出口气体分布器, 因为它直接与催化剂接触, 必须考虑在高温下的热膨胀与壳体不统一的问题, 否则易导致出口气体分布器裂, 进而造成进出气体短路。

(4) 催化剂在反应器内必须按规定高度装填。催化剂在还原之后一般会有一定量的收缩, 还原后的催化剂一定不要超过换热管, 否则很容易超温, 而且无法调节。

(5) 催化剂在装填中一定要注意控制含粉量, 否则易造成中心管、分布器滤网的堵塞, 导致气体分布不均匀, 从而影响床层温度的控制。

(6) 开车前合成系统一定要吹扫干净, 合成循环回路工艺气管道尽可能做到全部酸洗, 以免管路中的杂质及铁屑造成中心管的分配孔 (一般只有2~3mm) 堵塞, 影响合成气的均匀分布。

2 冷量不足原因分析

(1) 甲醇合成塔换热管束设计方面。这属于工艺专利商的设计范畴, 需要把甲醇合成反应的热量计算清楚, 从而选择合适的换热管直径、数量及换热面积。

(2) 合成回路各换热设备的设计是否合适。中间换热器 (即进出塔换热器) 、空冷器、粗甲醇调节冷凝器 (水冷) 、粗甲醇分离器等均应保证科学的设计余量。

(3) 空冷器的设计选型是否科学、合理。

(4) 循环水质量好与否影响粗甲醇调节冷凝器的换热效果。

(5) 粗甲醇分离器的设计选型是否科学, 操作及运行维护方面是否存在问题。

(6) 合成系统中副产物的形成, 如生成的石蜡较多, 容易造成换热设备的效率下降。

3 工艺空冷器的设计与选型

(1) 设计余量。在额定工况的基础上应该增加10%的余量。

(2) 环境温度的选择。一般应选择大于或等于最热月的日最高温度。

(3) 空冷器生产厂家众多, 但真正能做到空冷器设计计算准确、布置科学不容易, 最好选择HTRI认证的会员厂家。

(4) 有的投标厂家空冷器换热面积很大, 但实际上是通过增加每一组的管排数和管数、管长来实现的, 总组数较少, 这样势必造成管间距减小, 空气流程加长, 阻力增大, 换热效率较低。

(5) 经过空冷器后工艺气的压力降必须满足要求, 而且要求在正常工艺气流量及最大工艺气流量时都应满足压力降要求。

(6) 基管面积和翅片面积要对应, 两者有不同的传热系数。

(7) 有的厂家为了节省设备投资以便低价中标, 将空冷器总组数减少, 但把风机的负荷加大 (耗电增加) , 这样, 生产单位的运行成本加大, 一年下来运行成本也相当可观。

(8) 空冷器采用引风式还是鼓风式, 主要考虑:其一不能造成热风回流, 其二检修方便。

(9) 换热管的翅片经过长时间运行后容易形成堵塞, 要考虑冲洗工作的方便, 管排数不能太多, 管间距应相对大一些, 另外, 换热管尽可能选择不锈钢管。

4 粗甲醇调节冷凝器的设计与维护

粗甲醇调节冷凝器是水冷器, 为甲醇合成气冷却到分离器前要求的温度起把关作用。为节省设备投资, 粗甲醇调节冷凝器设计上选择工艺气走管程, 循环水走壳程。

4.1 影响冷凝器换热效果的主要因素

(1) 冷却水量明显减少, 其冷却效果受到影响。可以采取开大冷却水进口阀、提高冷却水压力来达到增加冷却水量的目的。

(2) 水冷器水侧管壁积垢和淤泥加剧, 将影响热量的传递, 使水冷效果受到影响。

(3) 循环水水质比较差, 水中可能夹带塑料纸等杂物, 这种夹带物对水冷器的冷却效果影响很大, 尤其是对列管换热器, 这些杂物会聚积在冷却器进口的折流板上而造成堵塞, 导致流水不畅通, 影响水冷效果。

(4) 甲醇合成时会产生石蜡, 石蜡会吸附在冷凝器管壁内, 随着时间的延长, 影响越来越大。

4.2 应对措施

循环水管理不好, 杂质多, 浊度大, 易造成换热器壳程堵塞、结垢严重。针对此问题, 可采取以下措施。

(1) 管程的工艺气管道直径大、压力高, 一般选择不可拆结构;而设备的壳程与循环水管道应该设计为可拆结构, 壳体与管程的管板处增加大法兰, 内部管束与壳体之间增加轨道, 并在设备布置时考虑抽装壳体的空间。

(2) 这类换热器一般采用卧式结构, 内部有多处折流板, 在每处折流板的下部增加适当口径的导淋, 以便清洗时排污。

(3) 针对这类不便清洗的换热设备, 可以考虑在循环水侧增加篮式过滤器, 低进高出, 中间用滤网隔开, 过滤网板必须有加强筋, 过滤器必须增加旁路, 过滤器能在线排污, 如规定每天排污一次;也可切到旁路, 打开过滤器上部法兰冲洗, 更换滤网。采用过滤器, 可有效阻止较大的杂质进入壳程而造成换热管间堵塞, 但是增设过滤器的方案需要注意以下问题: (1) 过滤器的体积要适当大一些, 尺寸设计要合理; (2) 过滤器的滤网选择要合适, 也可在开车期间与开车后选择不同目数的丝网; (3) 一定要做成在线可排污清理的结构, 避免频繁堵塞; (4) 地处北方的公司一定要考虑防冻, 最好将过滤器放在室内或者有伴热, 排污阀也便于频繁开关。

增加过滤器只能将较大的杂质过滤, 大大延长设备的清洗周期。对于设备内部的结垢, 只能在大修时对设备进行化学清洗, 即利用设备下部的排污口进行清洗。

当然, 最根本的还是要加强循环水水质的管理, 从源头上控制循环水的浊度、总含盐量、pH值等指标, 并且在每次开车时做好系统的清洗及预膜工作, 在运行期间注意阻垢缓蚀剂、杀菌灭藻剂等的按时定量添加, 每次停车时在循环水中可考虑添加粘泥剥离剂进行除垢等工作。

5 粗甲醇分离器存在的问题及分析

粗甲醇分离器在甲醇合成系统中的作用非常重要, 国内有许多同类型厂家的粗甲醇分离器均存在问题。

5.1 存在的主要问题

(1) 采用传统丝网型分离器, 存在的主要问题是, 结蜡等造成堵塞、操作弹性相对小、滤网容易破损等, 现在大型甲醇装置中已经很少使用, 更换为叶片式分离器。

(2) 甲醇分离器入口温度超过设计值 (45℃) , 尤其是夏天很容易超温, 这主要是因为系统冷量不足。

(3) 入口工艺气的质量流量超过设计值, 从而造成工艺气的动能超标。

(4) 分离器内部进料预处理装置与分液板的距离近, 造成工艺气中大的液滴没有分离下来又被气体二次夹带到气相中, 从而增加了上部叶片分离的负荷。

5.2 叶片式分离器的功效及注意事项

(1) 目前大型甲醇分离器一般选择叶片式分离器, 出口气体中液体夹带量小于0.01kg/km3。

(2) 操作弹性70%~110%。国内有些厂家的操作弹性可能选择70%~120%。

(3) 如果进料口采用蘑菇头结构 (国内大部分采用此结构) , 要保证蘑菇头与分液板之间的距离大于一定的量 (这个距离要通过实验测得, 与入口气量、流速等有关) , 以避免液滴被二次夹带。

(4) 气体的动能不能超过最大值。动能 (ρv2) 在分离器的进口、蘑菇头的上方、叶片式分离器处不能超过最大值, 一般在蘑菇头的上方及叶片处的动能最大值为30kg/ (m·s2) (参考值) 。动能太小则会造成分离效率下降, 这主要由最低负荷来控制。

(5) 工艺气通过合成系统的多台换热设备后, 将分离器入口的温度控制在45℃左右。

(6) 通过控制工艺气成分, 主要是控制惰性气的含量, 把进分离器的工艺气的动能控制在设计范围内。

6 结蜡及除蜡

结蜡是所有甲醇装置合成工段都存在的问题, 有的装置结蜡严重, 而合成系统的换热设备及分离设备内壁因结蜡造成其性能下降。

6.1 蜡的形成原因

甲醇合成塔第一炉催化剂使用期间结蜡最明显, 蜡的形成机理至今还不是很清楚, 最可能的原因有以下两方面。

(1) 装置建设安装后管道和设备中的铁屑和铁锈导致结蜡。铁屑和铁锈被高分压的氢分割成细微的铁末, 这些细微的铁末充当了形成蜡的催化剂。各种甲醇合成催化剂有不同的铁含量, 铁含量应该作为选择催化剂的重要指标。有些工厂会存在羰基铁的输送, 合成气中的CO和管道及设备中的铁形成了羰基铁 (五羰基铁) , 羰基铁进而在甲醇合成的温度下分解成铁和CO, 但仅在催化剂床层的上部, 这薄层铁可能充当了蜡形成的催化剂。原始开车时设备及管道中有铁屑和铁锈, 则会增强羰基铁的输送。

(2) 老式工厂合成气及循环气压缩机上有轴封油系统, 可能会有轴封油泄漏, 任何泄漏的油进入合成回路将大大增加蜡的形成;新式工厂在主要的压缩机上用干气密封, 不会因为密封油泄漏而导致蜡的形成。

由蜡的形成原因分析中可得出:甲醇合成回路中宜采用不锈钢材质代替碳钢;选择不含铁或含铁量少的甲醇合成催化剂;做好管道的吹扫及酸洗工作;避免各种油进入系统;注意合成塔的投料温度控制在指标范围内等, 这些都是减少甲醇合成系统蜡形成的主要方法。

6.2 除蜡前的注意事项

在除蜡过程中和除蜡结束的时侯, 粗甲醇过滤器前后将有一个压差的增大。除蜡前, 通常应准备好人力及多个垫片, 以便清理过滤器。

无论用什么技术除蜡, 保证催化剂和循环气压缩机没有大的风险很重要, 而且必须保证设备和管道没有超温。不是所有的除蜡技术对所有装置都适用, 操作者必须评估除蜡方案, 保证不会对设备和催化剂造成损坏。

在循环机运转时除蜡, 则必须检查循环机上的温度高高联锁是否投用, 包括轴承温度及压缩机的出口温度高高联锁。对于干气密封材料, 正常设定的高高联锁在170℃, 但是供应商可能使用低得多的一个内控设定值。如果供应商采用一个120℃的设定值, 那么应该向循环机的供应商确认, 压缩机出口气体温度高高联锁值的设定点是否能够增加。

6.3 除蜡

除蜡可以通过增加中间换热器管道及甲醇分离器的壁温来实现。有的除蜡技术只在装置正常运行时可实现, 通过人为提高工艺气的温度来作为高温的来源, 也可以利用蒸汽及热水;有的除蜡技术最好用在循环机没有运行时, 热源如蒸汽和热水;有的除蜡技术仅用在主装置回路甲醇合成催化剂已经卸出时。

对于大部分甲醇厂, 如果能够坚持在每次计划停车前或氮气循环时除蜡, 会收到很好的效果。具体除蜡方法如下。

6.3.1 空冷器

这项技术只适用于循环机处于运行状态, 合成塔是热态, 循环气被用作热源。因为有多排管道, 可行的办法是停下一组空冷器中的两台风机而不太影响循环回路的操作, 这将迅速溶化排管中的蜡。这组管道除蜡结束后风机重新开启, 下一组风机停下, 依次对所有的管组重复此过程。

6.3.2 粗甲醇调节冷凝器

这项技术用在循环机运行, 合成塔处于热态的时候, 循环气被用作热源。降低循环水流量30~60min, 以便冷凝器管程循环气出口温度超过80℃ (注意控制温度不能超过120℃, 否则可能导致循环机出问题) , 此时一定要注意甲醇分离器液位的变化、液相过滤器的压差、循环机的各种参数是否有异常。然后循环水流量恢复至正常, 允许蜡从分离器和过滤器中排出, 接下来重复以上操作多次。

6.3.3 粗甲醇分离器

对于粗甲醇分离器, 除蜡最好在合成系统停下来保压阶段进行, 此时不会给循环气压缩机及合成催化剂带来风险。

锅炉给水和蒸汽冷凝液是最普通的热源, 保压状态下 (0.5MPa氮气工况) 用热水冲洗是最好的方法, 这种保压将阻止水溅落到气相中 (100℃的沸水) , 这样可以提供最高的水温, 最大的气相压力为低于供水压力0.1 MPa。

6.3.4 粗甲醇过滤器

喷冷水在分离器及过滤器之间粗甲醇管线的外面, 过滤器频繁地切换以除蜡。

6.3.5 粗甲醇贮罐

如果蜡没有在分离器后的粗甲醇过滤器中除掉, 或者没有在闪蒸罐、稳定塔、精馏塔后的过滤器中除掉, 那么, 蜡就会进入粗甲醇贮罐, 一旦蜡在粗甲醇贮罐中冷却和凝固, 尚没有好的方法把它除掉, 将会造成贮罐运行极大的隐患。因此, 一定要想办法把蜡在前面除掉。

7 其他影响冷量的因素及可行的措施

7.1 增加锅炉给水预热器等换热设备

根据不同工艺的特点, 在中间换热器的后面, 可以增加锅炉给水预热器等换热设备, 把合成循环气的热量移走, 同时让进入汽包的锅炉水温度提高, 这是非常好的节能措施。

7.2 加强运行管理

调整工艺气成分, 让其在设计的指标范围内, 提高合成塔的单程转化率, 降低循环量, 改善合成反应的状态, 让催化剂在低温区间多运行一段时间, 这些都是改善甲醇合成系统冷量不足的切实有效的办法。