浅析氨吸收制冷工艺与压缩制冷工艺的比较
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浅析氨吸收制冷工艺与压缩制冷工艺的比较 宁德才 （中煤龙化化工公司净化分厂，黑龙江依兰１５４８５４） 摘要：介绍了氨吸收制冷工艺和压缩制冷工艺，并进行了两种工艺的比较，大型煤气化和液化生产企业采用氨吸收制冷工艺，既回收了余热 又节省了电能，具有很好的经济效益。 关键词：氨吸收；压缩；制冷工艺；余热 引言：介绍的氨吸收制冷工艺和压缩制冷工艺都是在煤化工企业中采 用的制冷工艺技术，现对这两种工艺进行分析，以便企业选用适合自身条件 的工艺。 １氨吸收制冷工艺 在已经采用制冷工艺的企业中，规模较大、技术成熟的有哈尔滨气化厂 的氨—水吸收制冷系统。现以它为例，介绍氨吸收制冷工艺的情况。 １．１工艺原理。以氨为制冷剂，水为吸收剂，利用水对氨有良好的吸收效果的 特性，将蒸发器中蒸发出的氨气吸收下来，形成氨水溶液，再根据氨和水在加 压条件下沸点差较大的特点，将氨水溶液通过两级加压精馏的方法获ｊ 为９９．９８％０￣Ｊ￣氨，再冷凝得到液氨，然后循环利用，其工艺原理如图ｌ。 ｌ２主要设备：蒸发器、吸收器、精馏塔、解 析器、储罐、热交换器、溶液泵、水环真空泵 等。 ｌ３适用条件：工业余热充足目其压力能达 到０５以上，温度在１８０以上，允许温度降为 图１ ６Ｏ。 １Ａ优点：极大地节省电力资源，有效回收利用工业余热，能实现１０％－１００％ 负荷范围内的无级调节，运行稳定，制冷能力高，运转部件少，运转噪声低。 １５缺点：由于氨水是碱性，所以易腐蚀设备；工艺复杂对操作水平要求较 高；应用范围小，只适用于大型煤气化和液化企业。 ２压缩制冷工艺 ２１压缩制冷是技术比 减熟，应用范围广泛的制冷工艺技术，它是用压缩 制冷机对制冷剂进行压缩的一种制冷系统。按制冷剂分为氟利昂制冷系统和 氨制冷系统。按压缩级数分为单级压缩和多级压缩。压缩机将从蒸发器来的 低压蒸汽进行压缩变成高温、高压蒸汽后进人冷凝器，受到水或空气的冷却 而凝结成高压液体，再经过节流机构后变成低压液体，其蒸发温度也相应下 降，于是在蒸发器中吸收热量，使被冷却介质温度降低。氨由液态变为气态， 重返压缩机，再进行－Ｆ－－４＂－￣环。压缩制冷原理如图２。 ２２工作条件：电力资源充足 ２３优 ：易操作、故障率低、工艺流程简单。 Ｚ４缺｜ ：耗电量大、噪声大、运转部件多、制 冷能力较小 ３两种工艺经济效益的比较 图２ 以哈尔滨气化厂总的工艺条件为参照标准，假设两种工艺装置使用寿命 均是２Ｏ年，将影响两种工艺成本费用增减的主要项目列于下表。 影响两种工艺成本费用的主要项目 原始投资 年工资费所维修费年电能耗费年余热损失费２０年现值合计 吸收制玲８０００ ４０ ５０ ５０ ｏ ８２５２ 压缩制冷 ６０００ ２０ ３ｏ ２１６ ４２ １１５４４ 从上表可以看出，两种工艺的原始投资和２Ｏ年运行成本的现值相差 ３２９２万元，也就是说，在２Ｏ年的时间内采用氨吸收制冷将比压缩制冷节约 ３２９２万元。 结束语：从两种工艺的使用情况看，压缩制冷已被普遍采用，其稳定性 好，技术成熟，氨吸收制冷工艺受热原的限制，只适用于大型煤气化，液化生 产企业，属新开发的工艺。采用氨吸收制冷工艺，既回收了余热，又节省了电 能，与采用机械压缩制冷工艺相比具 的经济效益。 我厂氨吸收制冷装置的改造 宁德才 （中煤龙化化工公司净化分厂，黑龙江依兰１５４８５４） 摘要ｔ我厂氨吸收制冷装置以前只能在低负荷下运行，通过对该装置存在的主要问题分析，经北京清大同和科技有限公司对氨吸收制冷装置 进行工艺改造后，该装置已经能１００％负荷操作。 关键词：氨吸收制冷；装置；改造 前言：哈尔滨气化厂氨吸收制冷装置的作用是将粗煤气温度由１８们：冷 却到１２４℃，并为甲醇提供冷量，将一股甲醇由＿２３℃冷却到—５Ｏ℃，另一股甲 醇由＿２８ｏｃ￣到＿３７￣ｃ。 ｌ该装置存在的主要问题 １）装置只能在低负荷下运行，从来没有达到１００％负荷；在运行６０Ｏ／ｏ￣荷 以上时，高压精馏塔Ｋ０２经常泛塔，Ｋ０１塔偶然泛塔；２ 班 馏塔Ｋ０１塔顶 温度超温，比设计超出３０．．４０￣Ｃ；３）解析器液体分布板经常堵塞；４）在原设计 中，因为塔板形式和塔板开孔率偏低，原塔已经不能满足ｌ００ 午台生产要求。 因此，需更换塔内件以提高塔的处理能力。 ２ Ｋ０１、Ｋ０２塔改造方案 北京清大同和科技有限公司根据对原设计的工艺核算和对现场数据的 核算，建议对Ｋ０１塔和Ｋ０２塔内件进行改造，改造必须考虑塔内件操作弹性 大，塔处理能力大，满足生产要求。 具体改造方案叙述如下： ｌ 寺Ｋ０１塔和Ｋ０２塔和塔体不变，拆除原来塔内件（钟罩塔板和浮阀 塔板）。２）ＫＯｌ塔精馏段更换为填料高度２ｍ高效规整填料，提馏段更换为填 料高度１．８ｍ高效规整填料，安装—个进料液体分布器和—个回流液体分布 器。满足塔处理量、效率、弹性要求。３）Ｋ０２塔精馏段更换为填料高度２ｍ高效 规整填料，提馏段更换为填料高度１．８ｍ高效规整填料，安装—个进料液体分 布器和—个回流液体分布器。满足塔处理量、效率、弹性要求。 规整填料和分布器的技术特点： 复合填料：目前广泛使用的规整填料具有阻力小、效率高、通量大等优 点，但这种填料汽液走同一ｊ蓖道，液体通过一段距离后其分布状况变差，需要 安装液体再分布器。而—般的液体再分布器结构复杂、占用空间大，增加了塔 的实际高度，从而降低了塔的有效高度，并且安装、检修都不方便。复合填料 是在规整填料的基础上，采用交错９ｏ￣ｙ）Ｊ的水平波纹（ＰＦＧ）和规整填料组 合而成，ＰＦＧ是本技术的关键。在ＰＦＧ波纹的侧面开有小窗，作为气体通道， 它本身既恩一种填料，同时又起到液体分布器的作用。 复合填料具有良好的自分布性能，不需要安装液体再分｛｛ 。每米学 斗 的规整填料高１５％－－２０％￣Ｅ右，压降小于相同规格 的规整填料。复合填料尤其适合于要求精密分离或减压工况下操作的精馏 塔，特别是高负荷时，复合填料的分离效果明显优于普通的规整填料。 抗堵塞槽式液体分布器：液体分布器是填料塔中最重要的部件，其性能 的好坏，直接影响填料性能的发挥。清华大学抗堵塞槽式液体分布器优点为 塔内空间占用低，液体分布均匀，便于安装，现场焊接工作量小，且不存在漏 液隐患。其结构特点为：在槽式液体分布器的支槽侧面开孔，是分布器的抗堵 能力增强；采用特殊结构在低流速部分增加液体的流速以阻止固体颗粒的沉 积；在支槽两侧设有挡液板，是液体分布由点分布变成线分布。采用特殊结 构，是一级槽全连通，在操作弹性很大的范围内，均能保证液体分布的均匀 性。 总结：哈尔滨气化厂氨吸收制冷装置以前只能在低负荷下运行，北京清 大同和科技有限公司对氨吸收制冷装置进行工艺改造后，该装置已经能 １００％负荷操作，氨吸收制冷装置运行平稳，操作稳定，为低温甲醇洗装置提 供足够的冷量，充分利用了粗煤气的余热，取得了较为可观的经济效益。
