所有低压空气分离厂通常都配备有氮气水预冷器。它主要利用污水中氮的不饱和度来蒸发部分水。当水蒸发时，它吸收汽化潜热以降低冷却水温度，然后用它来冷却处理空气并降低进入塔的空气温度。因此，它包括空气冷却塔和水冷却塔。
设置氮气预冷器的基本目的是降低进入空气分离塔的空气温度，并避免进入塔的温度大幅度波动。因为进气的温度直接影响切换式热交换器和精馏塔的运行条件，以及整个空气分离装置的经济性。在设计中，进入塔的空气温度通常设置为30°C。当塔的入口温度在运行期间高于设计指标时，压缩空气的节流冷却能力将降低，并且切换式热交换器热端的温差和热负荷将增加，这将导致增加了冷却损失和能耗。
其次，在空气冷却塔（喷淋冷却塔）中，空气与水直接接触，不仅进行热交换而且接受洗涤，从而可以去除空气中的灰尘并溶解一些腐蚀性杂质，以避免腐蚀板翅式开关热交换器的铝合金材料并延长使用寿命。由于空气冷却塔的体积大，它还可以缓冲处理空气，并且空气压缩机在切换时不容易过压。
对于分子筛吸附纯化过程，分子筛的吸附容量与温度有关，温度越低，吸附容量越大。对于一定尺寸的吸附器，工作时间可能会很长，或者对于一定的吸附时间设计的吸附器体积可能会很小，因此还需要将空气预冷至可能的较低温度。在氮水预冷器中充分回收、利用氮气的冷量来冷却空气。
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