空分双层主冷优劣分析

参考其它资料总结了一下，顺便画了张双层主冷示意图：

A：下塔气氮去主冷中心筒气氮腔

B：中心筒气氮进板式氮侧

C：液氮去中心筒液氮腔

D：不凝气引至主冷筒体外

双层主冷一般由4个（或更多个）板式单元和中心筒、外筒等组成，中心筒气氮腔与下塔顶部连通，四个板式单元围绕中心筒呈十字形对称布置。每个板式单元的氧通道被分隔成上下两段，上端板式单元的两侧设置了横截面为梯形（或平底）的液氧槽，与板式单元一起构成上层主冷；下段板式单元与外筒一起组成下层主冷；主冷的氧液面指示设在下层主冷的筒体上。每个板式氮通道是连通的。来自上塔底部接液盘的液氧，通过分流器罐入上层主冷液氧槽的一侧，槽内液氧通过下方的通道与另一侧液氧槽沟通，并进入板式单元的氧侧。液氧一部分蒸发，另一部分却从上层主冷溢流而下，使下层主冷的板式单元的底部进入氧侧，气氧从下段板式单元两侧上方出口流向上塔。该板式单元的氮侧仍为上下贯通，气氮由上封头处进入，冷凝液氮从下封头处流向中心筒液氮腔，不凝气排放点也设在下封头上。双层主冷的优越性：1、通过双层布置，同样的换热面积条件下，液氧液位约下降一半（由两个板式单元的高度降到了一个板式单元的高度）；上下层主冷的底部液氧，其所受的液柱静相应减小，液氧平均沸腾温度随之下降，从而使主冷温差缩小、下塔压力降低，最终达到空压机排压下降，气量增加的目的。

2、板式单元中，每两个氮通道之间安排两个氧通道，即两个氧通道单独夹着一个氮通道，尤其是氧侧翅片的高度和节距均小于普通型的主冷的参数，从而形成独特的狭缝式结构，使主冷在强化换热的同时，又增加了板式单元的比表面积。

3、上层主冷的液氧在沸腾溢流过程中，同时对氧通道进行冲刷和清洗，使乙炔等杂质难以集聚；下层主冷仍采用全浸操作，因而可以认为，双层主冷的防爆措施要好于普通型主冷。

4、在正常运行时，氧液面在板式单元上端面以下范围内波动，对上层主冷的工况没有任何影响，这对稳定主塔及氩塔的工况，也是一个有利因素。

双层主冷的弊端：双层主冷在空分塔启动阶段出现液体的时间有所推迟，但这是正常的，原因是：上层主冷首先出现液体，但该处的液体无法计量显示，要等到上层主冷液体积满并外溢至下层主冷后，液面计才能接到差压信号。此外，由于下段板式单元的氮侧受到上段通道冷凝液的直接冷却，故下层主冷一旦出现液体，其以后的积液速度要明显加快。可不可以做成三层或更多层，以此来更多地降低液位？双层主冷板式每层高度一般大约要大于等于2m，这是为了要保证氧通道的液体对碳氢化合物大地冲刷量，避免碳氢化合物在氧通道的集聚。因此不可能做得再短，分成更多的层，具体的推算在《新编制氧工问答》上面有说明。