空分设备的冷量损失主要由以下几方面组成:(1)液态产品取出冷量损失Q0,(2)塔内泄漏损失Q1,(3)热交换不完全冷量损失Q2,(4)跑冷损失Q3。空分装置的总冷损为:Q总= Q0+ Q1+ Q2+ Q3。在稳定工况下,空分装置产冷量与总冷损是平衡的。没有外加冷源的情况下,该产冷量是由压缩空气等温节流效应△HT与膨胀机的产冷量Q两部分组成。即:△HT +Q= Q0+ Q1+ Q2+ Q3。
由空分装置冷量平衡关系式知,减少冷量损失,可以减少制冷量,从而提高空分装置的经济性。实际生产中由于一些客观条件的限制,冷损是不可能完全消除的,但可以采取一些措施来减少冷损。
1-减少跑冷损失
空分设备内部均处于低温状态,虽然在保冷箱内充填有绝热材料,由于外部的环境温度高于内部温度,或多或少会有热量传到内部。外部传入的热量,实际上就是使低温气体的同样数量的冷量没有得到充分利用。在中小型空分装置中,跑冷损失约占总冷损的一半。应该采取相应的措施降低冷损:保证冷箱外壳密封严实。充装珠光砂前,必须认真检查,确保箱体密封完好,冷箱基础上的水分是否除去;充装的珠光砂必须密实,冷箱各死角一定要保温好;定期检查冷箱珠光砂,发现下沉及时补充;在运行时发现冷箱外壳结霜或“冒汗”时,有可能是塔器泄漏或珠光砂受潮,应及时处理。
2-热交换不完全冷量冷损的控制
低温气体的冷量是通过装置内的各个换热器加以回收的。在理想情况下,低温返流气体在离开装置时,应该复热到与正流气体进装置时的温度相等。即热端温差达到零,冷量才能全部加以回收。但是,热量只能从高温物体传给低温物体。在换热器内实现从高温物质向低温物质传递热量,必定存在温差。在热端的温差△t反映了出装置的低温气体温度低于进装置的空气温度,即冷量不可能得到充分回收,该冷量损失叫“热交换不完全损失”。它与该温差的大小成正比,即热端温差越大冷损也就越大,因此,尽可能地缩小热端温差。
热端温差扩大的几种原因:膨胀量过多;热交换器表面被二氧化碳、水分和油脂冻结造成换热效果差;产品氧气、氮气及馏分气分配不当;进塔正流空气温度偏高;温差带缩短等。采取的措施包括:正确控制膨胀量;加强空压机组的脱水、纯化器工作正常。在生产周期末进行加温吹除。若是油脂在热交换器中积聚过多,则在加温后用四氟化碳进行脱脂处理;及时调整氧、氮气及馏分出塔阀门的开度;检查调整空压机、纯化器冷却水量(压力),确保冷却效果,遇冷机组保持正常运行。