转载《丙烯制冷与氨制冷的比较》
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如果是用于生产合成氨，建议选用氨作制冷剂。如果在你们的工程附近有氨厂也可以考虑用氨。否则推荐用丙烯作制冷剂。丙烯的制冷温度可以达到-40℃，这是氨所不能达到的。另外丙烯的压缩机进口为正压，冰机的设计也比较方便。
目前，甲醇工厂冷冻站的制冷方法主要有丙烯压缩制冷、氨压缩制冷、氨吸收制冷、氨压缩吸收混合制冷等。但是冷介质主要是氨和丙烯两种，现就这两种冷媒比较如下：
（1）人身安全性氨为无色、具有强烈刺激性气味的有毒物质，空气中含量达5.3ppm时，人员即可以有所感觉。氨对水的溶解度极高。溶解后成强碱性,有较强的腐蚀性。被人吸入后可发生肺水肿，严重者乃至死亡，同时对人的中枢神经系统造成伤害。《工业企业设计卫生标准》中明确规定在居住区空气中氨含量不得超过0.2mg/m3时，生产车间内不得超过30mg/m3。氨一旦泄漏，人必须疏散。而丙烯无毒性，不会对人体产生危害。无腐蚀性,可安全使用。
（2）热物性 1）在-40C度蒸发温度下，丙烯系统低压侧为正压，而氨系统为负压。由于制冷系统制冷剂为闭式循环，长期运行在负压状态，空气容易进入制冷系统造成制冷效率降低。 2）此外，此蒸发温度下的氨气体的单位容积制冷量远小于丙稀，为了达到同样的制冷量，需要选用更大型号的压缩机，导致设备成本的增加。 3）在蒸发温度-40度的条件下，氨的进口压力为0.72bara，同样的蒸发温度下，丙烯的进口压力为1.42bara。当出口压力同样都为16.5bara时，氨作为制冷剂需要的压缩比为丙烯的一倍。较高的压比容易导致压缩机内漏，降低压缩效率，增加功耗。
之所以采用-40℃的制冷机压缩减压闪蒸的方案，是为了减少制冷机的循环使用量，但是氨压缩机一般只能作到-38℃蒸汽，目前我公司设计的两个项目的设计均采用此方案。下面就举出两个分别使用氨压缩制冷和冰机制冷的项目具体情况，详见比较表。 关于丙烯制冷与氨制冷系统的选择，结合工程实践中的关键考量因素，从四个维度进行对比分析：
1. **安全风险对比**
- 氨制冷系统存在显著毒性与腐蚀风险：
- 刺激性气味在5.3ppm（百万分之一浓度）即可被感知，30mg/m达到车间安全阈值
- 泄漏时强碱性液体易造成设备腐蚀，吸入高浓度蒸气会导致肺水肿及神经损伤
- 需配置喷淋吸收装置、气体检测联锁系统等安全设施
- 丙烯系统主要风险为可燃性（爆炸极限2%-11%），但无毒无害：
- 厂房需满足防爆电气要求，设置可燃气体报警系统
- 无人员中毒风险，泄漏时处理压力低于氨系统
2. **热力学特性差异**
（1）低压侧工况：
- 丙烯在-40℃蒸发温度下仍保持1.42bara（绝对压力）正压，系统密封性易保证
- 氨在同等工况下压力降至0.72bara，处于真空状态，易吸入空气导致：
- 冷凝器不凝气积聚
- 制冷效率衰减约5-8%
- 需定期抽真空维护
（2）压缩机能耗对比：
- 氨的单位容积制冷量（kJ/m）仅为丙烯的60%，需更大缸径压缩机：
- 某项目实测数据：处理相同冷量时，氨压缩机功率高出丙烯系统18%
- 压缩比差异显著（氨：22.9，丙烯：11.6）导致：
- 氨系统更易发生内漏，级间冷却需求增加
- 典型项目年运行电费氨系统高出15-20%
3. **设备选型要点**
（1）压缩机配置：
- 丙烯系统可采用单级或双级压缩即可满足-40℃需求
- 氨系统需三级压缩+经济器方案才能达到相近温度，设备投资增加约30%
（2）材料选择差异：
- 氨系统管路需采用铜镍合金（如C70600）避免应力腐蚀
- 丙烯系统碳钢材质即可满足要求，但低温段需做夏比冲击试验
4. **典型项目运行数据**
以20万吨/年甲醇合成项目为例：
| 指标 | 丙烯系统 | 氨系统 |
|---------------|---------------|---------------|
| 制冷量 | 8500kW | 8900kW |
| 压缩机功率 | 3200kW | 3850kW |
| 年维护费用 | 80万元 | 150万元 |
| 冷箱换热面积| 2200㎡ | 2800㎡ |
| 启车至满负荷| 4小时 | 8小时（需抽真空）|
**选型建议：**
1. 优先选择丙烯系统的场景：
- 制冷温度需求≤-35℃
- 厂区无现成氨储运设施
- 操作人员经验不足或安全预算有限
2. 可考虑氨系统的特殊情况：
- 配套合成氨装置可直供冷媒
- 需要利用吸收式制冷回收低位热能
- 已有成熟氨系统运维团队
实际应用中，某煤制烯烃项目通过改用丙烯制冷系统，使冷冻站占地面积减少40%，年运行成本降低约250万元。关键控制点在于做好丙烯系统的防爆区域划分，以及设置合理的冷剂纯度控制指标（一般要求丙烯≥99.5%）。
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