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南京诚志60万T/year Mto|980k W丙烯制冷洗系统

这是一套服务于60万t/a MTO装置的丙烯(R1270)制冷洗系统,设计冷量约980 kW。我把选型、能效、安全与合规做成可复用模板,方便你复制到同类项目。

 

采用A3级丙烯(R1270)作制冷剂,围绕“980 kW @ 目标蒸发温度/冷却洗入口温度”配置喷油螺杆式压缩机+干式(直膨)蒸发器,按R1270物性修正换热与水力,并落实ASHRAE 34/15与IEC 60079危险区域/通风/泄漏探测要求。

 

下面给出:项目背景→工艺与负荷→设备包→控制与安全→能效核算→调试与O&M→附录与文献链接(均为深链接方便核验)。


1|项目背景(事实来源)

  • 业主:南京诚志永清能源科技有限公司。2019年5月EPC装置交付、6月成功开车并产出达标乙烯/丙烯123;同期配套公用工程信息可参见工程公司绩效页4

注:本案例“980 kW丙烯制冷洗系统”为装置内公用工程子系统示例,以下方法论可迁移到同系列MTO或烯烃分离冷洗单元。

2|为什么用丙烯(R1270)

  • 低GWP、零ODP的烃类制冷剂;R1270在ASHRAE 34中归类为A3(低毒/高燃)56

  • 物性适配:正常沸点约−47.7 °C、临界温度约91.8 °C(数据见NIST与厂商数据表)76

  • 设计前提:具备达到−40 °C级蒸发温度的行业实践,但必须采用A3制冷剂的专用安全策略与标准条文(见ASHRAE 15相关增补)89

3|工况与负荷(模板)

  • 设计冷量:Q ≈ 980 kW(以洗涤塔/冷洗器热平衡计算所得)。

  • 目标温域:依据进料/出料温度与最小壁温确定;R1270允许的蒸发温度与压缩比由设备极限决定(按供应商选型)。

  • 冗余:压缩机N+1或按分级台数配置;泵N+1;关键仪控冗余。

计算要点

  1. ṁ = Q/(cp·ΔT) 取工况平均温度处的制冷剂/被冷却介质物性;

  2. 传热面积:因低温高黏度/低Re,需放大UA;

  3. 压降与泵功:对载冷回路(若有)与冷却水侧进行黏度修正。

4|系统方案(980 kW级)

4.1 压缩机包

  • 型式:喷油螺杆式压缩机(油雾密封与冷却,适配HC工质)。

  • 采购与规范参考:API 619(螺杆等正排量压缩机)与企业工程规范(条文以合同版本为准)10

4.2 蒸发器

  • 结构:干式(直膨)蒸发器,R1270在管内蒸发,被冷却介质走壳侧/板侧/翅片侧(按介质选择壳管直膨、板式直膨或翅片换热器)。

  • 回油与配液:采用分配器与多回路并联,确保各通道制冷剂分配均匀;设置吸气集管合理坡度与回油口;必要时配置吸气蓄液器。

  • 过热度控制:电子膨胀阀(EEV)+吸气过热度控制,目标运行过热度一般6–8 K(按供应商窗口);低负荷时配合最小开度与旁通保流。

  • 结霜与除霜:若为空气侧直膨,配置温/时/压差联动除霜策略;液体介质直膨则重点关注局部干点与膜沸腾转变。

  • 监测与保护:蒸发器进出口温压、ΔP、过热度、回油温;低过热/低流量/低温多重联锁防“冰堵”。

4.3 冷凝侧

  • 介质:闭式冷却水、开塔或蒸发冷;冷凝器优先选壳管式,管侧走水/冷却介质,壳侧走R1270;设置除油与排气点,便于检修。

  • 控制:VFD风机/泵、冷凝压力调节阀与旁通策略,确保全年稳定。

4.4 机房与电气

  • A3制冷剂专用机房或等效安全措施:机械通风(送/排风)、泄漏探测(LEL %)、紧急切断与联锁排风。

  • 电气与区域:按照IEC 60079‑10‑1进行危险区域划分(典型IIB,T3~T4),选型Ex d/e/i等型式电机、仪表与配电。

  • 控制与功能安全:设置E‑stop回路、UPS/双电源、关键探测器冗余;与DCS/ESD联锁接口清晰。

5|安全与合规

  • 介质分级:R1270=ASHRAE 34 A3(低毒/高燃)56

  • 机房要求:遵循ASHRAE 15(含近年关于机房通风/泄漏控制的增补,如Addendum o 等)89

  • 危险区域:按IEC 60079‑10‑1进行爆炸危险区域划分(Zone 0/1/2),据此选Ex d/e/i等型式设备;可参考2020版与2021年欧洲并行版本预览1011

6|能效与控制

  • 部分负荷:多台机并联+VFD联控;蒸发器过热度与最小流量联锁避免“冰堵”。

  • 年化效率:以季节工况回放COP/SEER;冷凝温度滑落控制与油分管理影响显著。

  • 对标:R1270热力性质接近R22,系统结构借鉴成熟R22工业方案,但所有密封/材料/电气需按A3升级。

7|调试与O&M

  • 充注与置换:氮气扫线,真空脱气,分阶段充注;

  • 检漏:卤素不可用,采用适配HC的检漏仪;

  • 联锁测试:泄漏报警→通风→停机/切断→惰化(如配置),全链路演练并留痕;

  • 定期巡检:油位、回油、视镜、轴承振动、排气温度、机房LEL百分比记录。

8|简化选型表(980 kW 级,示范字段)

模块 主要规格 备注
压缩机组 喷油螺杆 ×2(1×100%+1×50%) VFD、A3适配密封与高效多级油分离
蒸发器 干式(直膨)蒸发器;多回路配液与EEV过热度控制 设最小流量/最小过热度联锁,优化回油与ΔP
冷凝器 壳管/风冷/蒸发冷(项目定) 低噪与全年化霜策略
储液器 设计按最大充注量与回油 设置安全阀/爆破片与导排
仪控 温压/LEL/风机联锁 ATEX/IECEx 选型

 

 

在980 kW量级上,R1270方案技术成熟,但安全设计是第一优先:把A3制冷剂的通风、检漏、区域分级与联锁策略做到位,能效与可靠性就顺理成章。需要我把这套案例转成英文长文和一页式参数表吗?

Footnotes

  1. Wison Engineering — 600 KTA MTO Plant Built by Wison Engineering Successfully Started up (2019‑06‑29). https://www.wison-engineering.com/en/site/newsDetail/131

  2. Wison — 600 KTA MTO and 100 KTA BDE EPC Handover (2019‑05‑09). https://www.wison.com/en/read_page/977

  3. Chengzhi Yongqing — Pilot production kick‑off meeting of the 600,000 t/y MTO project (2019‑06‑26). https://en.chengzhi.com.cn/hot_news/10353.html%3Bjsessionid%3D58E69635A6F54D37B940563C1CAF0A6D

  4. Chengda — 600000 MTPA MTO Project & Utilities (project performance page). https://en.chengda.com/performanceInfo.aspx?cid=14&id=78&page=4&pid=17

  5. ASHRAE — Refrigerant Designations (Standard 34 overview & tables). https://www.ashrae.org/technical-resources/standards-and-guidelines/ashrae-refrigerant-designations ↩2

  6. Hudson Technologies — R‑1270 Pressure‑Temperature Chart(含A3安全等级、物性与示例GWP). https://www.hudsontech.com/pdfs/pt-charts/R-1270-Pressure-Temperature-Chart.pdf ↩2 ↩3

  7. NIST WebBook — Propene (Propylene) data(含沸点、临界温度等条目与导航页). https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C115071&Mask=10

  8. ASHRAE 15 — Addendum o (machinery‑room ventilation), 2024‑07‑31. https://www.ashrae.org/file%20library/technical%20resources/standards%20and%20guidelines/standards%20addenda/15_2022_o_20240731.pdf ↩2

  9. ASHRAE — Standards Addenda index(获取最新增补文件入口). https://www.ashrae.org/technical-resources/standards-and-guidelines/standards-addenda ↩2

  10. IEC 60079‑10‑1:2020 — Classification of areas — Explosive gas atmospheres(预览). https://cdn.standards.iteh.ai/samples/102275/5de5dff488a747608648235d04665ffa/IEC-60079-10-1-2020.pdf ↩2

  11. BS EN IEC 60079‑10‑1:2021 — Tracked Changes Preview. https://webstore.ansi.org/preview-pages/BSI/preview_30436862.pdf

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