空压站干燥机改造方案.docx

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空压站干燥机改造方案

空压站干燥机改造方案

冷冻式干燥机改造

方案设计

附图：

附图一：

空压站系统图

附图二：

空压站设备平面布置图

附图三：

电缆走向平面图

附表：

附表一：

总估算表

1总论

1.1编制依据

1.XXXX公司提供的“冷冻式干燥机改造”项目的设计委托单。

2.XXXX公司提供的设计基础数据和技术文件，以及设计人员现场调研获取的信息。

1.2项目概况

1.2.1建设单位及项目名称

XXXX公司“冷冻式干燥机改造”项目（以下简称：

本项目）。

1.2.2建设地点

XXXX公司空气压缩站。

1.2.3项目性质及内容

本项目为技措项目，项目的主要内容有：

1.将空压站内原有的冷冻式干燥机改为再生式干燥机。

2.再生式干燥机按照单台160Nm3/min选型，3台并联，两用一备，干燥后要求压缩空气压力露点温度达到-20℃以下。

3.再生式干燥机的日常操作需引入现有DCS系统。

1.3项目背景

XXXX公司空气压缩站内现有3台离心式空压机（两用一备），压缩空气从空压机出来经过空压机后冷却器冷却再进入空压机后汽水分离器，然后再进入现有的3台冷冻式干燥机（两用一备）进行干燥。

现有的3台冷冻式干燥机压力露点温度是2-10℃，但实际干燥后的压缩空气压力露点温度达10℃以上。

由于仪表风所用的压缩空气要求压力露点温度要在-20℃以下，因此在现有的三台冷冻式干燥机后设置了一台流量为70Nm³/min的组合式干燥机，现有组合式干燥机的压力露点温度为≤-40℃。

由于现有组合式干燥机的流量有限，不能满足装置所需仪表风的量，故将现有的冷冻式干燥机以及组合式干燥机改造为再生式干燥机。

1.4主要应用的标准及规范

1.4.1设计标准

《石油化工企业设计防火规范》GB50160-

《压缩空气站设计规范》GB50029-

《工业金属管道设计规范》GB50316-（）

《石油化工管道支吊架设计规范》SH/T3073-

《石油化工设备和管道涂料防腐蚀设计规范》SH/T3022-

《通用用电设备配电设计规范》GB50055-

《石油化工企业生产装置电力设计技术规范》SH3038-

《电力工程电缆设计规范》GB50217-

《10kV及以下变电所设计规范》GB50053-1994

《交流电气装置的接地》DL/T621-1997

《建筑地基基础设计规范》GB50007-

《建筑结构荷载规范》GB50009-

《混凝土结构设计规范》GB50010-

《石油化工塔型设备基础设计规范》SH/T3030-

《过程检测和控制流程图用图形符号和文字代号》GB2625-1981

《石油化工自动化仪表选型设计规范》SH3005-1999

《石油化工仪表管道线路设计规范》SH/T3019-

《石油化工仪表安装设计规范》SH/T3104-

《石油化工安全仪表系统设计规范》SH/T3018-

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》GB50517-

《石油化工涂料防腐蚀工程施工质量验收规范》SH/T3548-

《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169-

《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》GB50168-

《电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范》

GB50171-

《自动化仪表工程施工及验收规范》GB50093-

《石油化工仪表工程施工技术规程》SH/T3521-

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160Nm³/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0.2m³/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

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。

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，因此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℃，可是本项目中，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。

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合能耗约为21.1kW。

3.1.4压缩（余热）再生吸附式干燥机综合分析

压缩（余热）再生吸附式干燥机其再生耗气量较低，能够减少成品压缩空气的损耗，而且装机功率低，大大降低了电能的消耗。

本项目采用此干燥机只需先把压缩空气加热到110-140℃，然后再进行干燥，即可满足压缩空气干燥后的露点温度≤-20℃的要求。

3.2无热再生吸附式干燥机

3.2.1无热再生吸附式干燥机工作原理

无热再生吸附式干燥机是利用干燥剂（活性氧化铝是具有多细孔道、高强度的吸附剂）升压吸附的原理，使干燥剂在管网的压力下吸附，然后再减压膨胀至大气压，这种压力变化能使膨胀的空气变得更加干燥，然后让它流过未接通气流的需再生的干燥剂层（即已吸收足够水汽的干燥塔），干燥的再生空气吸出干燥剂里的水分，将其带出干燥机来达到脱湿干燥的目的。

无热再生吸附式干燥机一般要消耗14%左右的再生压缩空气（此再生耗气量是干燥机工作时间内的平均值），如此，双塔交替循环进行以上过程，向用气点提供干燥清洁的压缩空气。

此干燥机的一个工作周期为10分钟，干燥后的压缩空气压力露点温度可达-20℃以下。

无热再生吸附式干燥机的流程图如图3-2所示。

图3-2无热再生吸附式干燥机工作原理流程示意图

3.2.2无热再生吸附式干燥机工况要求

无热再生吸附式干燥机要求最大的进气温度不得大于50℃，本项目中压缩空气从空压机后冷却器出来的压缩空气温度约为35℃，能满足无热再生吸附式干燥机的进气要求。

3.2.3无热再生吸附式干燥机能耗分析

无热再生吸附式干燥机在吸附剂解吸再生阶段是采用干燥后的成品压缩空气，用量为14%，按单台干燥能力为160Nm³/min，则再生用气量为22.4Nm³/min。

空压机的装机功率为1006kW，单台流量为160Nm³/min，若干燥机再生耗气量为14%，每小时的再生能耗折合为空压机的能耗则为140.8kW。

无热再生吸附式干燥机装机功率为0.2kW，单台干燥能力为160Nm³/min的综合能耗约为141.0kW。

3.2.4无热再生吸附式干燥机综合分析

无热再生吸附式干燥机的特点是结构简单，阀门数量较小，则阀门出现故障的概率也较低，运行可靠。

可是其综合能耗相对较高，而且需要消耗大量的成品压缩空气进行吸附剂的再生，对用气量较为紧张的情况不利。

3.3微加热再生吸附式干燥机

3.3.1微加热再生吸附式干燥机工作原理

微加热再生吸附式干燥机是根据变压吸附原理，应用微加热再生方法对压缩空气进行干燥的一种设备。

其工作原理是：

在一定的压力下，使压缩空气自下而上流经吸附剂（干燥）床层，在低温高压下，压缩空气中的水蒸气便向吸附剂表面转移也即吸附剂吸收空气中的水份至趋于平衡，使压缩空气得到干燥，这就是吸附（工作）过程。

其再生过程是：

从干燥后的成品压缩空气中抽取约7%的压缩空气作为再生空气，再生空气减压后送至电加热器进行加热膨胀，经加热后的气体再与吸附水份饱和的吸附剂接触时，吸附剂中的水份转向再生空气，直至平衡，使吸附剂得到干燥再生。

即在低温、高压下压缩空气中的水份被吸附剂吸附，在高温、低压下吸附剂中的水份被解吸。

本干燥机为双筒结构，筒内充填满吸附剂，当一吸附筒在进行干燥工序时，另一吸附筒在进行解吸工序，一个工作周期为8小时。

此干燥机干燥后的压缩空气压力露点温度可达-20℃以下，能满足本项目的要求。

其工作流程图如图3-3所示。

3-3微加热再生吸附式干燥机工作原理流程示意图

3.3.2微加热再生吸附式干燥机工况要求

微加热再生吸附式干燥机要求的最大进气温度不得高于43℃，本项目中压缩空气从空压机后冷却器出来的压缩空气温度约为35℃，能满足进气温度的要求。

3.3.3微加热再生吸附式干燥机能耗分析

单台干燥能力为