空分设备生产的氧、氮产品经换热器复热后出空分冷箱,绝对压力约为0.12MPa,然后再由氧气压缩机将它压缩到所需压力供给用户,俗称外压缩流程。而内压缩流程是指从主冷抽出的液氧或液氮,经过低温液体泵压缩到所需的压力,再经高压氧或氮换热器复热回收冷量,汽化后供给用户。 小型空分设备采用高压(即充瓶压力)内压缩流程和中压外压缩流程相比,具有以下特点: (1)不需要氧气压缩机。氧气压缩机的结构复杂,占地面积大、安装困难。而液氧泵的体积小,结构简单,维护方便。 (2)液氧泵价格要比氧气压缩机便宜得多。 (3)液氧压缩比气氧压缩较为安全。 (4)由于不断有大量液氧从主冷中排出,碳氢化合物不易在主冷中浓缩,有利于设备的长期安全运转。 (5)由于液氧复热、汽化时的压力高,换热器的氧通道需承受高压,因此,换热器的成本将比原有流程高。并且,在设计时应充分考虑换热器的强度和安全性。 (6)高压液氧汽化采用的换热器一般为管壳式,其热端温差较大,冷损相对较大。为了保持冷量平衡,要求原料空气的压力较高,空压机的能耗有所增加。 一般来说,空压机增加的能耗比液氧泵减少的 能耗要大。以杭氧KZON—150/550-Ⅳ空分设备为 例,正常情况下,操作压力在1.1~1.5MPa,其平 均能耗为~0.87kwh/m3(02),加上氧压机压缩到 15MPa的单位能耗~0.25kwh/m3(02),总计将达 ~1.12kwh/m3(02)。而采用液氧泵全内压缩流程 的140m3/h空分设备,由于冷量需求加大,在膨胀 气量不变的情况下,其正常的操作压力将提高到~ 1.4MPa,此时平均能耗为~1.4kWh/m3(02)。 20世纪70年代前生产的150m3/h空分设备能 耗高、结构复杂、操作困难。目前仍处于运行当中 的该型设备大都已经改造,如将吸附、碱洗纯化系 统改为分子筛纯化系统。 考虑到内压缩流程的能耗较高,在用户对氧气 产品的品质要求不高时,如一般工业用氧,该流程 就不经济,不利于市场竞争。但在氧品质要求高,如医用氧或航空用氧时,采用氧压机压缩充瓶就不 合适了,此时就需要采用液氧泵内压缩流程。通常 用户通过技术改造将150m3/h空分设备改为部分产 医用氧的情况是比较多的,技术上通过增加高压液 氧蒸发器、液氧过冷器、液氧泵和提高膨胀机的膨 胀量,从而使改造后的空分设备在普通氧产量下降的情况下能生产20~50m3/h的医用氧,以满足市 场需要。将150m3/h空分设备改造成为全内压缩流 程,在技术上是可行的,但经济性不好,原成套配 置几乎全部需要改动,等同于上一套全新的空分设 备;而且改造后的的设备产量较大,可日产650瓶 左右的医用氧。一个中等城市对医用氧的需求量每 日最多不超过300瓶,因此改造后的产量过大,不适宜长期经济运行。
|