XXXX公司 冷冻式干燥机改造 方案设计

《石油化工自动化仪表选型设计规范》 SH 3005-1999 《石油化工仪表管道线路设计规范》 SH/T 3019-2003 《石油化工仪表安装设计规范》 SH/T 3104-2000 《石油化工安全仪表系统设计规范》 SH/T 3018-2003 1.4.2验收标准

《石油化工金属管道工程施工质量验收规范》 GB 50517-2010 《石油化工涂料防腐蚀工程施工质量验收规范》 SH/T 3548- 2011 《电气装置安装工程 接地装置施工及验收规范》 GB 50169-2006 《电气装置安装工程 电缆线路施工及验收规范》 GB 50168-2006 《电气装置安装工程 盘、柜及二次回路接线施工及验收规范》

GB 50171-2012

《自动化仪表工程施工及验收规范》 GB 50093-2013 《石油化工仪表工程施工技术规程》 SH/T 3521-2007

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2 工程现状及改造内容

2.1现有主要设备情况

XXXX公司空压站内现有3台离心式空压机（两用一备），3台冷冻式干燥机（两用一备），1台组合式干燥机，1台无油隔膜式压缩机和1个压缩空气储罐。空压机单台流量为160Nm3/min，排气压力为0.75MPa，排气温度约为70℃。冷冻式干燥机单台流量为160 Nm3/min，干燥后压缩空气的压力露点温度为2-10℃。组合式干燥机单台流量为70Nm3/min，干燥后压缩空气的压力露点温度≤-40℃。无油隔膜式压缩机单台流量为0.2 m3/min，排气压力为4.0MPa。压缩空气储罐容积为10m3，设计压力为4.0MPa。现有干燥机布置情况如图2-1所示。

图2-1 现有干燥机布置图

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2. 2现有流程简述

室外空气从自洁式空气过滤器进入，过滤后进入离心式空压机进行压缩，经过三级压缩后压力为0.75MPa，温度约为70℃的压缩空气进入空压机后冷却器进行冷却。经空压机后冷却器冷却的压缩空气温度约为35℃，冷却后的压缩空气送至空压机后汽水分离器进行汽水分离，然后将压缩空气送至冷冻式干燥机进行干燥。压缩空气经冷冻式干燥机干燥后压力露点温度为2-10℃。干燥后的压缩空气进入冷干机粉尘过滤器进行过滤，过滤后的大部分压缩空气直接送至厂区的压缩空气管网系统，而小部分进入组合式干燥机进行再次干燥。压缩空气经过组合式干燥机干燥后压力露点温度为-40℃，干燥后的压缩空气进入粉尘过滤器进行过滤，过滤后的大部分压缩空气直接送至厂区的压缩空气管网系统，小部分进入无油隔膜式压缩机进行再次压缩。经再次压缩后压力为4.0MPa的压缩空气直接送至压缩空气储罐，压缩空气储罐中的压缩空气经过减压阀减压后再送至厂区的压缩空气管网系统。 2. 3改造内容

本项目的改造内容主要有：

1.保留现有的空压机流程及压缩空气储罐流程，只更换压缩空气干燥设备。

2.将冷冻式压缩空气干燥机更换为再生式干燥机，干燥后的压缩空气压力露点温度达到-20℃以下。

3.由于更换后的再生式压缩空气干燥机压力露点温度已经达到-20℃以下，满足仪表风的使用要求，故将现有的组合式干燥机拆除。

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3 方案设计

3.1压缩（余热）再生吸附式干燥机

3.1.1压缩（余热）再生吸附式干燥机工作原理

压缩（余热）再生吸附式干燥机工作原理是利用空压机排出的高温空气所具有的热量，对经过吸附过程的吸附剂直接加热升温，使吸附剂得到彻底脱水再生，由于在加热再生过程时无耗气，所以最大程度地节约了能源，干燥后的压缩空气压力露点温度可达-20℃以下。

干燥流程：高温高压的气体首先进入干燥装置的再生塔里使吸附剂升温解附，然后湿热的压缩空气经过后部冷却器冷却到常温，排除大量水份，最后再进入吸附塔进行干燥，达到所要求的压力露点温度。当再生塔再生加热阶段时间完成后，设备转到冷吹阶段。冷吹阶段是采用经过1级后冷和分离器处理过的压缩空气冷吹到吸附要求的常温并达到较高的干燥程度直至完成再生等待下一个吸附循环的开始，冷吹耗气量为2%。完整的一个工作周期是8小时，工作流程图如图3-1所示。 3.1.2压缩（余热）再生吸附式干燥机工况要求

压缩（余热）再生吸附式干燥机工作时所要求的进气温度为110-140℃，但是本项目中，从空压机出来的压缩空气温度只有70℃，远低于110℃以上的进气要求。如果本项目直接采用本干燥机，干燥剂在加热再生阶段将不能满足所要求的脱水程度，导致干燥后的压缩空气达不到所需的压力露点温度值。若压缩空气进行干燥前先加热至110-140℃，再送去干燥机进行干燥，则压缩（余热）再生吸附式干燥机能满足本项目的要求。

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图3-1 压缩（余热）再生吸附式干燥机工作原理流程示意图

由于本项目建设地点位于XXXX公司 空压站内，临近的CBF装置有大量富余的低压蒸汽（蒸汽压力为1.0MPa，温度为289℃），可采用低压蒸汽来加热压缩空气。经过计算，采用此低压蒸汽作加热介质，只需在每台空压机出口处各增加一台外径为DN500，总长约为4m的“压缩空气-蒸汽换热器”即能满足加热压缩空气的要求。

3.1.3压缩（余热）再生吸附式干燥机能耗分析

压缩（余热）再生吸附式干燥机装机功率为1kW，干燥机再生过程中需要消耗2%的成品气体，空压机的装机功率为1006kW，再生能耗约为20.1kW；在不考虑蒸汽能耗的情况下（低压蒸汽为富余蒸汽，属于能源的有效利用），单台干燥能力为160Nm3/min的压缩（余热）再生吸附式干燥机综

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