以外压缩为例,装置的主要能耗来自于空压机,而空压机的排气压力是采用大气力-上塔氮气排气阻力-上塔阻力-主冷温差-下塔阻力,正流空气阻力(预冷系统和纯化系统、主换热器以及管路和阀门阻力)这一步骤计算出来的。目前工艺和制造水平下,装置、管路和阀门的阻力已经没有多少优化空间,因此空分装置主要的节能优化方向就聚焦在主冷温差上,降低主冷温差可以有效的降低下塔压力进而降低空压机的排压。* z! \7 U8 A1 O2 W% r8 N. x
当空分装置大型化以后,由于运输尺寸的限制,浴式主冷的截面积不可能做得过大,因此其高度必然会增高,但是液氧高度增高后会导致主冷液氧侧下部压力随之升高,从而会缩小下部的换热温差。为了达到换热效果,只能从增大换热器尺寸和提高空压机排压两条路径中选择,这显然都是不合算的。这时候多层主冷和辅助主冷就应运而生了。他们的原理都是一样的,就是将原本的一个主冷分拆为多个,这样每个主冷的液氧高度就得到了有效的降低,从而保证主冷的换热温差。: j: J& L* s n9 z" A
降膜式主冷更是将这一理论运用到了极致,因此可以取得比浴式主冷小得多的换热温差。但是因为换热机理,降膜式主冷难以解决主冷全浸的安全问题。