[發明專利]變換氣直接空氣冷卻方法

有效

• 申請號: 202010433653.4
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111678358B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 孫智杰;張雄斌;劉華偉;羅平;張清建;李寧;施明菊;李開建
• 申請（專利權）人: 四川省簡陽空冷器制造有限公司;華爍科技股份有限公司;成都聚實節能科技有限公司
• 主分類號: F28D1/053
• 分類號: F28D1/053;F28F13/12;F28F19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

變換氣直接空氣冷卻方法，將高溫濕變換氣直接送入空冷翅片管束，并將變換氣冷凝液通過循環泵和噴水管送入每根翅片管進口，利用高速氣流帶來的高頻湍流和水遠高于變換氣的導熱性能，大幅提高空冷翅片管內壁的傳熱膜系數，進而提高變換氣空氣冷卻效果，大大減少水資源消耗和風機電耗，保證了變換氣直接采用空氣冷卻的效果。

技術領域

本發明屬于以煤、油、天然氣等為原料的能源、化工領域，特別涉及缺水地區的生產線中的CO變換氣及含有飽和水蒸氣的工藝氣體的冷卻工藝技術與設備。

背景技術

能源化工中，無論是煤還是油或是天然氣為原料生產氫氣或其它化工產品，產線通常由氣化，即將原料轉化為富含CO+H2為主要成分的煤氣；凈化，即脫除對終端產品有害的成分；合成，即合成目標產品的三大工序組成；而在凈化工序中通常設有設有CO變換工序，目的是為最終產品提供更多的氫氣，方法是將煤氣中的部分或全部CO在200-500℃的溫度和催化劑作用下與水蒸氣反應：CO+H₂O＝CO₂+H₂轉化為CO₂+H₂；該轉化后的煤氣通常就稱為變換氣，變換氣在回收其中的熱量后溫度降到70℃左右，還要冷卻到工藝要求的常溫35℃或40℃以下，才能送入下游的CO₂等有害氣體脫除工序。

傳統的變換氣的冷卻辦法是用30℃或以下的循環冷卻水，通過列管或板翅式間壁換熱器，將其冷卻到工藝要求的常溫；循環冷卻水吸收變換氣熱量溫度升到40℃后，送回循環水冷卻塔冷卻到30℃或以下，再泵送回來循環冷卻。一套年產40億m³SNG的裝置，每小時變換氣冷卻的循環水量就達7000噸(即每m³SNG變換氣循環冷卻水耗量達14kg)左右。

循環水與空氣直接接觸冷卻，即采用圖1所示方式的是最廣泛的，循環水溫度由40℃降到30℃的開式冷卻，7000t/h規模，循環水泵電耗1500kw以上，年耗電1200萬kwh，尤其是年耗水資源100萬噸之多，這在我國匱乏水資源的北方就顯得太浪費了，且其冷卻塔及循環泵系統投資至少1000元/(t.h循環水)，換算為單位冷卻量投資為1000元/(42MJ.h)，即86元/(kwh冷卻量)，7000t/h規模，投資在700萬元以上；

循環水冷卻方式采用圖2所示的與空氣間接接觸的，循環水溫度由40℃降到30℃的干濕串聯閉式冷卻方式，由于其中的閉式濕冷段噴水密度遠大于蒸發量，導致大量的霧狀水隨氣流進入干冷段，既造成干冷段濕熱堵塞，又使節水量大大減少，實際節水只有約30％的，僅冷卻塔及循環泵系統投資達2500元/(t.h循環水)，即215元/(kwh冷卻量)，7000t/h規模，總投資1750萬元；

循環水冷卻方式采用圖3和CN?108088276?A所述的節水75％的閉式循環水系統，循環水溫度由40℃降到30℃的，僅冷卻塔即循環泵系統投資達4500元/(t.h循環水)，即387元/(kwh冷卻量)，7000t/h規模，投資更達到3150萬元。由于化工尤其是大宗化工產品屬于傳統產業，其利潤率很低，在缺水地區建設含有CO變換工序的化工生產線，迫切需要一種既能大大節約水資源消耗、又能保證冷卻效果、還不增加投資成本的工藝氣冷卻方法及裝置

將變換氣直接送入空氣冷卻器管束，由于氣體密度低，流動阻力大，再加之管內傳熱膜系數低，導致空冷管束投資成本增加和運行能耗增加而不經濟，所以至今變換氣冷卻仍然只有采用水冷方式冷卻。

發明內容

本發明的目的，是開發一種變換氣冷卻的全年水資源耗量減少90％，水泵風機電耗更少，投資比現有閉式冷卻更低、設備數量更少的變換氣冷卻工藝方法與裝置。

具體發明內容如下：

變換氣直接空氣冷卻方法，其特征在于：