CN103604306A - 甲醇空分车间压缩空气的冷却方法 - Google Patents

甲醇空分车间压缩空气的冷却方法 Download PDF

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Abstract

甲醇空分车间压缩空气的冷却方法，本发明涉及甲醇空分车间压缩空气的冷却方法。本发明是要解决现有的空冷塔采用循环水作为冷却介质时易产生热交换器堵塞、设备腐蚀、分子筛带水、粉化的技术问题。本方法：一、组建冷却系统；二、将清水池的水经清水泵分成两支，其中一支通入水冷塔，经低温氮气冷冻后，再进入空冷塔；另一支直接通入空冷塔做为冷却水，同时压缩空气也通入空冷塔，在空冷塔内，压缩空气与冷却水和冷冻水进行逆流接触，从顶部的冷空气出口排出，完成压缩空气的冷却。本发明选择不适合含菌藻类微生物繁殖及无盐类析出的冷却水，避免了菌藻类物质生长和盐析出而附着在填料上形成泡沫和带水到分子筛的现象，保证安全生产。

Description

甲醇空分车间压缩空气的冷却方法
技术领域
本发明涉及甲醇空分车间压缩空气的冷却方法。
背景技术
空冷塔是甲醇空分车间的重要设备，压缩空气经空冷塔降温后，再经其他设备纯化、液化，最终在分馏塔分离出氧气和氮气，空冷塔的运行状况决定了空分的质量，现有的空冷塔的冷却介质采用的是循环水，循环水中含有大量的微生物，微生物繁殖产生沉淀，从而导致空冷塔内填料及热交换器堵塞或腐蚀；循环水中存有大量的腐蚀性物质，这些物质对金属设备的腐蚀性很大；循环水的水质差，易结垢，在空冷塔内形成的泡沫多，造成的阻力增大，使水带入分子筛内，分子筛粉化，堵塞填料影响降温效果，造成停车事故。
发明内容
本发明是要解决现有的空冷塔采用循环水作为冷却介质时易产生热交换器堵塞、设备腐蚀、分子筛带水、粉化的技术问题，而提供甲醇空分车间压缩空气的冷却方法。
本发明的甲醇空分车间压缩空气的冷却方法包括以下步骤：
一、组建冷却系统：该系统包括清水池、清水泵、水冷塔、冷冻水泵和空冷塔，
水冷塔的侧壁从上至下依次设有入水口和低温氮气入口，水冷塔的底部设有出水口；在水冷塔3的顶部设有出气口；
空冷塔的侧壁从上至下依次设有冷冻水入口、冷却水入口、进气口；
清水池与清水泵相连，清水泵的出口设两条管，一支管与水冷塔的入水口相连，另一支管与空冷塔的冷却水入口相连，水冷塔的出水口经冷冻泵与空冷塔的冷冻水入口相连；
二、将清水池中的水经清水泵分成两支，其中一支通入水冷塔，与通入水冷塔的低温氮气逆流接触后，从水冷塔排出后得到冷冻水，冷冻水再经冷冻泵再进入空冷塔；另一支直接通入空冷塔作为冷却水，同时压缩空气也通入空冷塔，在空冷塔内，压缩空气与冷却水和冷冻水进行逆流接触，从顶部的冷空气出口排出，完成压缩空气的冷却；
其中清水池中的水控制其水温为15～26℃，水的pH值为6～9，化学需氧量（COD）≤30mg/L，氨氮≤1.5mg/L，钙＜150㎎/L，镁离子与硅酸的积＜15000㎎/L，磷为4.5～6.5㎎/L，铁≤1.0㎎/L，锌为0.8～1.5㎎/L。
进入水冷塔的水的流量为18～20m3/h；
进入水冷塔的低温氮气的温度≤12℃，表压为0.02～0.03MPa，流量为20000～21000m3/h；
进入空冷塔的冷却水的流量为19～21m3/h；
进入空冷塔的压缩空气的温度为80～110℃，表压为0.5～0.55MPa，流量为32000～33000m3/h；空冷塔5出气口处的压缩空气的温度为10～12℃。
本发明在清水泵出口设置两条清水管线，一条接入水冷塔与低温氮气逆流接触，用低温氮气冷冻后得到温度为8～12℃的冷冻水，再通入空冷塔，冷冻水与压缩空气逆流接触进而冷冻压缩空气，另一条直接接入空冷塔做为冷却水与压缩空气逆流接触进而冷却压缩空气。
空冷塔的冷却系统采用的水的化学需氧量（COD）≤30mg/L，氨氮≤1.5mg/L，含盐量分别为钙＜150㎎/L，镁离子与硅酸的积＜15000㎎/L，磷为4.5～6.5㎎/L，铁≤1.0㎎/L，锌为0.8～1.5㎎/L，本发明所选用的冷却水中含盐量低，温度低，水质条件不适合含菌藻类微生物繁殖，可有效地避免盐类因溶解度降低析出和菌藻类物质生长而附着在空冷塔内填料上形成泡沫和带水到分子筛导致的全厂停车事故。
另一方面，清水中含杂质低，进而减少了除氯剂、杀菌剂的加入量，同时也减少了为降低循环水浊度补排水量，节省生产成本。
附图说明
图1是具体实施方式一的冷却系统示意图，图中1为清水池、2为清水泵、3为水冷塔、4为冷冻水泵、5为空冷塔；
图2是具体实施方式八的冷却系统示意图，图中1为清水池、2为清水泵、3为水冷塔、4为冷冻水泵、5为空冷塔；6为气泵，7为第一阀门，8为第二阀；
图3是实施例1中冷却系统示意图，图中9为溢流池。
具体实施方式
具体实施方式一：（参见附图1）本实施方式的甲醇空分车间压缩空气的冷却方法包括以下步骤：
一、组建冷却系统：该系统包括清水池1、清水泵2、水冷塔3、冷冻水泵4和空冷塔5，
水冷塔3的侧壁从上至下依次设有入水口和氮气入口，水冷塔3的底部设有出水口；水冷塔3的顶部高有出气口；
空冷塔5的侧壁从上至下依次设有冷冻水入口、冷却水入口、进气口；
清水池1与清水泵2相连，清水泵2的出口设两条管，一支管与水冷塔3的入水口相连，另一支管与空冷塔5的冷却水入口相连，水冷塔3的出水口经冷冻泵与空冷塔5的冷冻水入口相连；
二、将清水池1中的水经清水泵2分成两支，其中一支通入水冷塔3，与通入水冷塔3的低温氮气逆流接触后，从水冷塔3排出后得到冷冻水，冷冻水再经冷冻水泵4再进入空冷塔5；另一支直接通入空冷塔5做为冷却水，同时压缩空气也通入空冷塔5，在空冷塔5内，压缩空气与冷却水和冷冻水进行逆流接触，从顶部的冷空气出口排出，完成压缩空气的冷却；
其中清水池1中的水温为15～26℃，水的pH值为6～9，化学需氧量（COD）≤30mg/L，氨氮≤1.5mg/L，钙＜150㎎/L，镁离子与硅酸的积＜15000㎎/L，磷为4.5～6.5㎎/L,铁≤1.0㎎/L，锌为0.8～1.5㎎/L。
本实施方式的冷却方法，针对空冷塔采用的聚丙烯鲍尔环填料，采用的冷却冷冻用水的化学需氧量（COD）≤30mg/L，氨氮≤1.5mg/L，含盐量分别为钙＜150㎎/L，镁离子与硅酸的积＜15000㎎/L，磷为4.5～6.5㎎/L，铁≤1.0㎎/L，锌为0.8～1.5㎎/L，冷却水中含盐量低，且水质条件不适合含菌藻类微生物繁殖，可有效地避免盐类因溶解度降低析出和菌藻类物质生长而附着在空冷塔内填料上形成泡沫和带水到分子筛导致的停车事故。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是进入水冷塔3的水的流量为18～20m3/h。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是进入水冷塔3的水的流量为19m3/h。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是进入水冷塔3的低温氮气的温度≤12℃，表压为0.02～0.03MPa，流量为20000～21000m3/h。其他与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是进入水冷塔3的低温氮气的温度为8℃，表压为0.022MPa，流量为20500m3/h。其他与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是进入空冷塔的压缩空气的温度为80～110℃，表压为0.5～0.55MPa，流量为32000～33000m3/h；空冷塔5出气口处的压缩空气的温度为10～12℃。其他与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是进入空冷塔的压缩空气的温度为90℃，表压为0.52MPa，流量为32500m3/h；空冷塔5出气口处的压缩空气的温度为11℃。其他与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式八：（参考附图2）本实施方式与具体实施方式一不同的是本实施方式的甲醇空分车间压缩空气的冷却方法中，冷却系统还包括气泵6，第一阀门7和第二阀门8，气泵6的出气管连接在清水泵2的出水管上，在气泵出气管与清水泵出水管的连接处与清水泵2的出水口之间设置第一阀门7，在气泵出气管与清水泵出水管的连接处与气泵出气口之间设置第二阀门8；步骤二中向冷却系统中通入清水6～8天后，放空水冷塔3和空冷塔5内的水，将冷却系统中的清水切换成温度为80～100℃的氮气，通气时间为3～5小时，然后再通入清水，如此循环。其它与具体实施方式一相同。
冷却系统中通水一段时间后，利用温度为80～100℃的氧气吹扫，可以将冷却系统中少量的微生物变性或杀死。由于采用本实施方式方法水冷塔3和空冷塔5以及其中填料上的结垢物或附着物大量减少，同时高温氧气可使产生的结垢物和附着物干燥、卷曲、剥离，随之后通入清水的冲刷和流动排出冷却系统，大大降低了停车事故发生的几率。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式八不同的是本实施方式的甲醇空分车间压缩空气的冷却方法中，还包括以下步骤：步骤二向冷却系统中通入清水7天后，将冷却系统中的清水切换成温度为90℃的氧气，通气时间为4小时，然后再通入清水，如此循环。其它与具体实施方式八相同。
用以下实例验证本发明的有益效果：
实施例1：（参见附图2）本实施例的甲醇空分车间压缩空气的冷却方法按以下步骤进行：
一、组建冷却系统：该系统由清水池1、清水泵2、水冷塔3、冷冻水泵4、空冷塔5和溢流池6组成；
水冷塔3的侧壁从上至下依次设有入水口和污氮气入口，水冷塔3的底部设有出水口；在水冷塔3的顶部高有出气口；
空冷塔5的侧壁从上至下依次设有冷冻水入口、冷却水入口、进气口；
清水池1与清水泵2相连，清水泵2的出口设两条管，一支管与水冷塔3的入水口相连，另一支管与空冷塔5的冷却水入口相连，水冷塔3的出水口经冷冻泵与空冷塔5的冷冻水入口相连；
二、将清水池1中的水经清水泵2分成两支，其中一支通入水冷塔3，与通入水冷塔3的污氮气逆流接触，从水冷塔3底部的排出后得到冷冻水，经冷冻再经冷冻水泵4再进入空冷塔5；另一支直接通入空冷塔5做为冷却水，同时压缩空气也通入空冷塔5，在空冷塔5内，压缩空气与冷却水和冷冻水进行逆流接触，从顶部的冷空气出口排出，完成压缩空气的冷却；
其中清水池1中的水的水温为18℃，水的pH值为7，化学需氧量（COD）为20mg/L，氨氮为1.1mg/L，含盐量分别为钙为130㎎/L，镁离子与硅酸的积为10000㎎/L，磷为5㎎/L，铁为0.8㎎/L，锌为0.9㎎/L；
进入水冷塔3的水的流量为19m3/h；
进入水冷塔3的低温氮气的温度为9℃，表压为0.022MPa，流量为20000m3/h；
进入空冷塔的冷冻水的温度为9℃；
进入空冷塔5的冷却水的流量为20m3/h；
进入空冷塔的压缩空气的温度为85℃，表压为0.5MPa，流量为33000m3/h；空冷塔5出气口处的压缩空气的温度为10℃。
本冷却系统运行稳定，经过一年时间的运行，没有出现空冷塔内填料堵塞的情形，也未出现过水带入分子筛内或分子筛粉化的情形。热交换效率高，从冷空气出口排出的压缩空气的温度达到10℃，利于后续的纯化、液化的顺利进行。
实施例2：（参见附图3）本实施例是实施例1的对比试验，本实施例的甲醇空分车间压缩空气的冷却方法按以下步骤进行：
一、组建冷却系统：该系统由清水池1、清水泵2、水冷塔3、冷冻水泵4、空冷塔5和溢流池9组成；
水冷塔3的侧壁从上至下依次设有入水口和污氮气入口，水冷塔3的底部设有出水口，水冷塔3的顶部高有出气口；
空冷塔5的侧壁从上至下依次设有冷冻水入口、冷却水入口、进气口；
清水池1与清水泵2相连，清水泵2的出口设两条管，一支管与水冷塔3的入水口相连，另一支管与空冷塔5的冷却水入口相连，水冷塔3的出水口经冷冻泵与空冷塔5的冷冻水入口相连；
二、将清水池1中的循环水经清水泵2分成两支，其中一支通入水冷塔3，与通入水冷塔3的污氮气逆流接触，从水冷塔3底部的排出后得到冷冻水，经冷冻再经冷冻水泵4再进入空冷塔5；另一支直接通入空冷塔5做为冷却水，同时压缩空气也通入空冷塔5，在空冷塔5内，压缩空气与冷却水和冷冻水进行逆流接触，从顶部的冷空气出口排出，完成压缩空气的冷却；
其中清水池1中的水的温度为37℃，PH值9.2，钙为150mg/L，氯根为1000mg/L硬度为200mg/L，镁离子与硅酸的积为15000mg/L，正磷为1.5mg/L，总磷为6.5mg/L总铁为1.0mg/L，总锌为1.5mg/L，碱度为20mg/L，电导率为1000mg/L。
进入水冷塔3的水的流量为19m3/h；
进入水冷塔3的低温氮气的温度为9℃，表压为0.022MPa，流量为20000m3/h；
进入空冷塔的冷冻水的温度为11℃；
进入空冷塔5的冷却水的流量为20m3/h；
进入空冷塔的压缩空气的温度为85℃，表压为0.5MPa，流量为33000m3/h；空冷塔5出气口处的压缩空气的温度为12℃。
本实施例的水冷塔，正常运行的时间最长为2个月，有时检完修开车就发现空冷塔堵塞，造成空冷塔阻力大，纯化带水，分子筛粉化，带水严重精馏塔冻堵，甚至冻裂，影响生产。
从以上两个实施例的比较可知，采用实施例1所用的水可大大延长空冷塔的运行时间。
实施例3：（参见附图2）本实施例的甲醇空分车间压缩空气的冷却方法按以下步骤进行：
一、组建冷却系统：该系统由清水池1、清水泵2、水冷塔3、冷冻水泵4、空冷塔5、气泵6、第一阀门7和第二阀门8组成；
水冷塔3的侧壁从上至下依次设有入水口和污氮气入口，水冷塔3的底部设有出水口；在水冷塔3的顶部高有出气口；
空冷塔5的侧壁从上至下依次设有冷冻水入口、冷却水入口、进气口；
清水池1与清水泵2相连，清水泵2的出口设两条管，一支管与水冷塔3的入水口相连，另一支管与空冷塔5的冷却水入口相连，水冷塔3的出水口经冷冻泵与空冷塔5的冷冻水入口相连；
气泵6的出气管连接在清水泵2的出水管上，在气泵出气管与清水泵出水管的连接处与清水泵2的出水口之间设置第一阀门7，在气泵出气管与清水泵出水管的连接处与气泵出气口之间设置第二阀门8；
二、将清水池1中的水经清水泵2分成两支，其中一支通入水冷塔3，与通入水冷塔3的污氮气逆流接触，从水冷塔3底部的排出后得到冷冻水，经冷冻再经冷冻水泵4再进入空冷塔5；另一支直接通入空冷塔5做为冷却水，同时压缩空气也通入空冷塔5，在空冷塔5内，压缩空气与冷却水和冷冻水进行逆流接触，从顶部的冷空气出口排出；向冷却系统中通入清水7天后，放空水冷塔3和空冷塔5内的水，将第一阀门7关闭，打开第二阀门8，将温度为100℃的氮气通入冷却系统中，通气时间为5小时后，然后将第一阀门7打开，将第二阀门8关闭，再向冷却系统中通入清水，如此循环，完成压缩空气的冷却。
其中清水池1中的水的水温为18℃，水的pH值为7，化学需氧量（COD）为20mg/L，氨氮为1.1mg/L，含盐量分别为钙为130㎎/L，镁离子与硅酸的积为10000㎎/L，磷为5㎎/L，铁为0.8㎎/L，锌为0.9㎎/L；
进入水冷塔3的水的流量为19m3/h；
进入水冷塔3的低温氮气的温度为9℃，表压为0.022MPa，流量为20000m3/h；
进入空冷塔的冷冻水的温度为9℃；
进入空冷塔5的冷却水的流量为20m3/h；
进入空冷塔的压缩空气的温度为85℃，表压为0.5MPa，流量为33000m3/h；空冷塔5出气口处的压缩空气的温度为10℃。
本冷却系统运行稳定，经过三年时间的运行，没有出现空冷塔内填料堵塞的情形，也未出现过水带入分子筛内或分子筛粉化的情形。热交换效率高，从冷空气出口排出的压缩空气的温度达到10℃，利于后续的纯化、液化的顺利进行。本实施例中冷却系统中通水一段时间后，利用温度为80～100℃的氮气吹扫，可以将冷却系统中少量的微生物变性或杀死。由于采用本实施例的方法使水冷塔3和空冷塔5以及其中填料上的结垢物或附着物大量减少，同时高温氧气可使产生的结垢物和附着物干燥、卷曲、剥离，随之后通入清水的冲刷和流动排出冷却系统，大大降低了停车事故发生的几率。

Claims (8)

1.甲醇空分车间压缩空气的冷却方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
一、组建冷却系统：该系统包括清水池（1）、清水泵（2）、水冷塔（3）、冷冻水泵（4）和空冷塔（5）；水冷塔（3）的侧壁从上至下依次设有入水口和低温氮气入口，水冷塔（3）的底部设有出水口；水冷塔（3）的顶部设有出气口；空冷塔（5）的侧壁从上至下依次设有冷冻水入口、冷却水入口、进气口；清水池（1）与清水泵（2）相连，清水泵（2）的出口设两条管，一支管与水冷塔（3）的入水口相连，另一支管与空冷塔（5）的冷却水入口相连，水冷塔（3）的出水口经冷冻泵（4）与空冷塔（5）的冷冻水入口相连；
二、将清水池（1）中的水经清水泵（2）分成两支，其中一支通入水冷塔（3），与通入水冷塔（3）的低温氮气逆流接触后，从水冷塔（3）排出后得到冷冻水，冷冻水再经冷冻泵（4）再进入空冷塔（5）；另一支直接通入空冷塔（5）做为冷却水，同时压缩空气也通过进气口通入空冷塔（5），在空冷塔（5）内，压缩空气与冷却水和冷冻水进行逆流接触，从顶部的冷空气出口排出，完成压缩空气的冷却；其中清水池（1）中的水控制其水温为15～26℃，水的pH值为6～9，化学需氧量≤30mg/L，氨氮≤1.5mg/L，钙＜150㎎/L，镁离子与硅酸的积＜15000㎎/L，磷为4.5～6.5㎎/L,铁≤1.0㎎/L，锌为0.8～1.5㎎/L。
2.根据权利要求1所述的甲醇空分车间压缩空气的冷却方法，其特征在于进入水冷塔（3）的水的流量为18～20m3/h。
3.根据权利要求1所述的甲醇空分车间压缩空气的冷却方法，其特征在于进入水冷塔（3）的水的流量为19m3/h。
4.根据权利要求1、2或3所述的甲醇空分车间压缩空气的冷却方法，其特征在于进入水冷塔（3）的低温氮气的温度≤12℃，表压为0.02～0.03MPa，流量为20000～21000m3/h。
5.根据权利要求1、2或3所述的甲醇空分车间压缩空气的冷却方法，其特征在于进入水冷塔（3）的低温氮气的温度为8℃，表压为0.022MPa，流量为20500m3/h。
6.根据权利要求1、2或3所述的甲醇空分车间压缩空气的冷却方法，其特征在于进入空冷塔（5）的压缩空气的温度为80～110℃，压力为0.5～0.55MPa，流量为32000～33000m3/h；空冷塔（5）出气口处的压缩空气的温度为10～12℃。
7.根据权利要求1、2或3所述的甲醇空分车间压缩空气的冷却方法，其特征在于进入空冷塔（5）的压缩空气的温度为90℃，压力为0.52MPa，流量为32500m3/h；空冷塔（5）出气口处的压缩空气的温度为11℃。
8.根据权利要求1所述的甲醇空分车间压缩空气的冷却方法，其特征在于在步骤一的冷却系统还包括气泵（6），第一阀门（7）和第二阀门（8），气泵（6）的出气管连接在清水泵（2）的出水管上，在气泵出气管与清水泵出水管的连接处与清水泵（2）的出水口之间设置第一阀门（7），在气泵出气管与清水泵出水管的连接处与气泵出气口之间设置第二阀门（8）；步骤二中向冷却系统中通入清水6～8天后，放空水冷塔（3）和空冷塔（5）内的水，将冷却系统中的清水切换成温度为80～100℃的氮气，通气时间为3～5小时，然后再通入清水，如此循环。
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