切换式换热器冷端空气液化有什么危害？

第1题：

蓄冷器（或切换式换热器）冷端空气液化有什么危容，是什么原因造成的，如何避免？

正确答案: 从蓄冷器（或切换式换热器）自动阀箱吹出液体或冷端返流污氮温度低到-180℃左右，这都是蓄冷器（或切换式换热器）冷端空气被液化的标志。冷端空气液化的危害是很大的，主要有：
1）液化的空气有一部分在自动阀箱（或蓄冷器底部）沉积下来，一部分随空气带入塔内，使进塔空气含湿量增大，液空纯度（含氧量）将降低。下塔的上升蒸气量和冷凝蒸发器中的冷凝量减少了，对塔的精馏工况也有一定影响；
2）在蓄冷器（或切换式换热器）切换后，返流污氮由于压力降低，将沉积下来的液态空气汽化。液空的大量蒸发，要吸收汽化潜热，使得返流污氮温度降低，这就扩大了冷端温差，不利于自清除；
3）冷端返流污氮温度降低，热端温差也要扩大，使复热不足冷损增大，膨胀量要增大，产品量减少；
4）可能产生液击，易损坏自动阀。
总之，冷端空气液化有百害而无一利，其中以扩大冷端温差危害最大。
造成蓄冷器（或切换式换热器）冷端空气液化的原因是比较多的，主要原因之一是操作不当，中抽量（或环流量）过多和纯氧、纯氮进蓄冷器（或切换式换热器）的温度偏低引起的。例如某厂板式6000m3/h空分设备，空气量只有33000m³/h，而环流量有5200m³/h，造成切换式换热器冷端出现空气液化。当环流量减少到3400m³/h时，各单元气量分配合理，液化现象就消失了。此外，它还与液空过冷器、液氮过冷器、液化器的工作好坏有关。例如某厂因液空过冷器堵塞，液空量减少，使得污氮的温度偏低，造成切换式换热器冷端空气液化。在启动过程积累液体阶段，几台膨胀机同时运转，膨胀机制冷量过大，液化器无法全部回收时，蓄冷器（或切换式换热器）冷端也可能出现空气液化。
为了避免冷端空气被液化，操作中就要注意掌握好环流量（或中抽量）。环流量（成中抽量）的大小要根据蓄冷器（或切换式换热器）的热端温差、冷端温差和中部温差来调节，不能机械地定死，因为空气量和塔的工况在不断地变化中。此外要注意过冷器、液化器的工作状况，发现伺题及时处理。启动过程积累液体时，如果是膨胀量过大，则应适当减量。

第2题：

返流气体冷端温度的变化，对蓄冷器(或切换式换热器)的温度工况有什么影响?

正确答案: 返流气体冷端温度的变化，对蓄冷器（或切换式换热器）的温度工况有着直接的影响。
返流气体冷端温度降低，则冷端温差、热端温差均会扩大，不过冷端温差扩大得要小一些。如果冷端温度过低，空气将在冷段某处开始液化，冷端空气温度不再降低。此时，冷端温差将进一步扩大，中部温度降低。冷端温差进一步扩大的原因是返流气体通过冷端时温度不断回升，而空气部分液化后温度几乎不变所致。这既不利于自清除，又增加了热端的冷损。
返流气体的冷端温度升高时，则热端温差会减小，中部温度回升，正流空气的冷端温度也升高，使二氧化碳有可能析出不干净，自清除也难以保证。

第3题：

主热交换器(非切换式板栩换热器)与切换式换热器相比有什么优点?

正确答案: 非切换式板翅换热器就是指该换热器的所有通道，包括空气、氧、氮和污氮的通道都是不随时间改变，且稳定流动的多股流的换热设备。一般用在分子筛的低压流程上，也有用在中压流程上。它是空分设备中最主要的换热器，也通称为主热交换器。
通道内的气体不切换，因此在设计上可以取较高的流速，使传热系数提高，而且截面的传热温差也不受自清除条件的限制。为了减少热端冷量不完全回收损失，因此热端温差仍取得较小值（2～3℃）。而冷端温差因不受自清除限制，可取得比切换式换热器的冷端温差大得多。所以在这种流程中可不设置液化器，而是尽量使上塔出来的纯氮和污氮用过冷器来回收冷量。液化器的任务由该换热器的冷段来完成。入塔空气的含湿量由精馏系统根据塔的热平衡来确定的。
由于主热交换器的传热温差比切换式换热器大，传递同样的热量所需的传热面积可以减小，所以非切换式板翅换热器的长度一般要比切换式换热器短。板式单元的长度约为5.4m，而切换式换热器长度需要6m。
由于装置内设备简单，冷损较小，换热器的中抽温度一般可以取得较高，或与长板式切换式换热器的环流温度差不多。
板翅式换热器单元的截面积因流速提高而可以比切换式换热器小。所以对同样的设备，非切换式板翅换热器的质量要轻，而且它的配管简单，操作方便，设备启动快，获得越来越广泛地应用。

第4题：

蓄冷器（或切换式换热器）采用中部抽气或增加一股环流的目的是什么？

正确答案: 保证蓄冷器（或切换式换热器）不被水分和二氧化碳的冻结物所堵塞，就必须把冷端温差控制在保证自清除的最大允许温差范围内。影响冷端温差的主要因素是返流气量与正流空气量的比值（空气进装置的温度和冷端污氮的温度也会有影响，但是在正常情况下是基本不变的）。根据物料平衡，在无液态产品时，总的返流气量与正流气流量是相等的。但是，正流空气因为压力高，它的比热容要比低压返流气体大，所以它的温度变化范围比返流气体温升要小。在这种情况下，如果热端温差满足了要求（一般定为2～3℃），则冷端温差会很大。它将超过保证自清除的最大允许温差，而且不能把空气冷却到接近液化温度（约-172℃）。例如，KFD-41000型空分设备经热平衡计算，若热端温差为2℃，冷空气温度只能降到-165℃，冷端温差达9.5℃（冷端污氮进口温度维持在-175℃），远远超过规定的3℃。因此，必须采取某些措施增加返流气体量（即增大冷量）。如果在冷段增加一股环流气体（或在蓄冷器中部抽出一部分正流空气，在冷段亦相当于增加了返流气体量），这样才能把空气冷却到更低的温度，使冷端温差低于控制值。
蓄冷器的中部抽气经二氧化碳吸附器去膨胀机作为膨胀空气，其量约占加工空气量的8%～16%，抽气温度在-90～-130℃之间。因为自清除发生困难是在此温度范围以下，即蓄冷器的冷段。中抽口以上（热段）的正流空气与返流气体量基本上是相等的。
环流气体一般是来自下塔的洗涤空气，或直接引自冷端出来的低温空气。在切换式换热器的环流通道或蓄冷器的盘管内被复热。环流出口温度主要考虑切换式换热器（或蓄冷器）的热平衡和自清除的要求，还与流程设计、膨胀量、机前温度等因素有关。环流量约占加工空气量的10%～15%，环流出口温度一般是-100～-120℃。
调节环流量（或中抽量）的大小，是实际操作中控制冷端温差和中部温度的主要手段。

第5题：

切换式换热器与石头蓄冷器相比有什么优缺点？

正确答案: 板翅式换热器作为切换式换热器也称为可逆式换热器。与蓄冷器相比它的优点是：
1）结构紧凑，体积小，重量轻。以6000m³/h的空分设备为例，使用切换式换热器能节省130t铜和不锈钢，仅消耗约22t铝材；
2）传热效率高，单位体积内的传热面积大，约有2500m³/m³。而且，由于冷、热流体直接进行热交换，基本上是一个稳定传热过程，可保证塔内工况稳定。而蓄冷器中气流和填料的温度将随切换时间周期性地变化，是一个不稳定的传热过程；
3）在自清除性能上，翅片结构具有良好的自清除特性，比蓄冷器为佳；
4）热容量小，可缩短启动时间；
5）设备容积小，切换周期长，切换损失较小；
6）阻力较小。
它的缺点：从目前来看，强度和使用寿命还不如蓄冷器好，而且价格较贵；容量较大的设备，流动的均匀性、检修的方便性不及蓄冷器好。
可逆式换热器与蓄冷器相比，优点多于缺点。并且，随着技术的发展，缺点将不断被克服。目前国内新生产的空分装置已不再采用蓄冷器。

第6题：

怎样测定切换式换热器的热端温差、冷端温差及中部温度？

正确答案:在切换式换热器中，正、返流气体同时流过不同的通道，直接进行热交换。因此，在正常情况下，基本上是一个稳定的传热过程，即换热器各个截面上的温度（正流和返流气体以及隔板、翅片的温度）基本上不随时间而变化。尽管翅片、隔板等的热容量很小，但仍有一定的影响。表现在切换后的2～3min内温度变化较大，其余大部分时间各部分温度基本上是不变的。所以在测量空气、污氮温度，计算热端及冷端温差时，和蓄冷器一样，还是统一在切换前测量为好。

第7题：

空分系统正常工作时，下列关于板翅式切换流程的正确论述（）。

A、板式一组换热器的切换通道始终通过空气
B、板式一组换热器的空气通道中二氧化碳被冻结在换热器上部
C、从板翅式换热器中出来的污氮气含有水分
D、换热器冷端空气与污氮的温度差正负变化的周期，并不与切换时间设定值相同。

正确答案:C

第8题：

为保证水分、二氧化碳的自清除，空气在切换式换热器冷端（）液化。

正确答案:不允许

第9题：

问答题

切换式换热器的冷端温差的控制值与什么因素有关？

正确答案：冷端温差的控制值（保证自清除的最大允许温差）与正.返流气体的压力比，正.返流气体的流量比有关。

解析：暂无解析

第10题：

问答题

为什么蓄冷器（或切换式换热器）在切换式需要均压？

正确答案：均压一是为了使切换后空气进入原先走污氮的通道时的冲击减轻，以免损坏设备。二是可使升压速度加快，减轻对空分工况的影响。三是减少切换后的放空损失和消减放空噪音。