表面蒸發(fā)式空冷器在氣體分餾裝置中的應(yīng)用

李雅珍

摘要：本文主要針對表面蒸發(fā)空冷器的實際運行原理、結(jié)構(gòu)特征等進(jìn)行了闡述，并對其在氣體分離裝置中的實際應(yīng)用效果進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：表面蒸發(fā)式空冷器;氣體分餾裝置;應(yīng)用效果

引言

玉門煉化總廠自80萬噸/年重油催化裂化裝置建成投產(chǎn)后，原有的7萬噸/年氣體分餾裝置雖經(jīng)過多次改造，但仍不能滿足液態(tài)烴加工量提高的需求，因此必須新建一套氣分裝置，為下游的聚合裝置提供充足丙烯原料。新建氣分裝置地面積為1485m2，生產(chǎn)規(guī)模為15萬噸/年，DCS系統(tǒng)采用ABB公司控制系統(tǒng)，流程為三塔常規(guī)設(shè)計：即脫丙烷塔、脫乙烷塔和丙烯塔。所生產(chǎn)的丙烯≥98.5%（mol），做為聚合裝置原料;碳四餾分做為MTBE原料;丙烷做為溶劑或液化氣。為降低裝置能耗，本裝置熱源全部采用催化熱水。但是在后期的生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會在夏季生產(chǎn)過程中出現(xiàn)操作壓力高、塔頂溫度超溫的現(xiàn)象，導(dǎo)致產(chǎn)量受到嚴(yán)重的影響，對煉化廠的經(jīng)濟(jì)效益也形成了極大的影響。針對這種現(xiàn)象，本文提出改造措施，并充分利用表面蒸發(fā)式空冷器替代了原油的濕空冷器，從而實際整個裝置的生產(chǎn)加工能力得到了有效的提升，生產(chǎn)過程中的能耗也得到了有效控制，生產(chǎn)適應(yīng)能力也進(jìn)一步增強，在實際生產(chǎn)中具有較高的推廣應(yīng)用價值。

1 表面蒸發(fā)式空冷器工作原理及結(jié)構(gòu)特點

1.1 工作原理分析

表面蒸發(fā)式空冷器在實際應(yīng)用中實現(xiàn)了水冷、空冷、傳質(zhì)以及傳熱的有效融合，是一種效率較高的冷凝冷卻設(shè)備[1]，其基本工作原理示意圖如下圖1所示。

首先利用泵將設(shè)備下部蓄水池中儲存的循環(huán)水輸送到光管管束上部的噴淋分配器中，噴淋分配器實際上是處于水平放置的位置，循環(huán)水再經(jīng)過分配器噴嘴的作用后才會最終噴淋導(dǎo)致光管的表面上，這樣就能讓光管管束處于完全的濕潤狀態(tài)，而且還能在其表明形成一層連續(xù)的水膜。與此同時，通過風(fēng)機的作用從設(shè)備的下部將空氣吸到設(shè)備內(nèi)部，并按照綜上而下的順序通過光管管束。

空冷器在實際的運行過程中主要是通過水膜-空氣之間出現(xiàn)的顯熱傳遞以及光管管束表面的水膜蒸發(fā)來實現(xiàn)傳熱。由于水在汽化的過程中會產(chǎn)生非常大的潛熱，因此光管管束表面的水膜在蒸發(fā)的過程中會進(jìn)一步強化光管管束外表面的傳熱，這樣就能有效提升設(shè)備整體的傳熱效率比，與傳統(tǒng)的空冷器以及水冷氣相比較，其實際的傳熱效率比要高很多[2]。

1.2 結(jié)構(gòu)特征

圖2所示為表面蒸發(fā)式空冷器結(jié)構(gòu)示意圖表面蒸發(fā)式空冷器整體的結(jié)構(gòu)體現(xiàn)出一下一些特征：

（1）該冷卻塔實現(xiàn)了冷卻塔與列管式換熱器的有效融合，設(shè)備本身就存在一套完善的循環(huán)水系統(tǒng)，因此也就節(jié)省了普通濕空冷器中單獨配備的循環(huán)水碰缺系統(tǒng)，從而使得設(shè)備在實際應(yīng)用過程中的占地面積也得到了有效的控制;

（2）傳熱管主要采取的是光管管束方式，從而使得設(shè)備在實際應(yīng)用的過程中一次性投資得到了有效控制。

（3）光管實際的阻力相對較小，而且設(shè)備在實際的運行過程中風(fēng)機實際的符合相對較小。

1.3 傳熱特點

表面蒸發(fā)式空冷器具備以下一些傳熱特點：

（1）該設(shè)備在實際應(yīng)用過程中通常都是之內(nèi)入口溫度不超過80℃的介質(zhì)進(jìn)進(jìn)行冷凝冷卻，經(jīng)過冷凝冷卻后的溫度基本上能與環(huán)境溫度保持一致;

（2）表面蒸發(fā)式空冷器在實際的應(yīng)用過程中能夠?qū)崿F(xiàn)對冷卻水潛熱以及顯熱的同時利用，與普通的濕空冷器相比較，其實際的傳熱效果比要高出30%-40%左右[3]。

2 預(yù)期應(yīng)用效果分析

該煉化企業(yè)利用表面蒸發(fā)式空冷器新建氣體分流裝置后。表面蒸發(fā)式空冷器在投產(chǎn)使用后，完全能夠滿足實際的生產(chǎn)工藝需求，而且各項生產(chǎn)指標(biāo)也完全能夠達(dá)到實際的設(shè)計要求。通過對設(shè)備改造前后各項工藝運行參數(shù)數(shù)據(jù)以及企業(yè)實際的經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計分析后發(fā)現(xiàn)。與普通的濕空冷器相比較，表面蒸發(fā)式空冷器實際的傳熱系數(shù)能夠達(dá)到2.98倍左右，整體的傳熱效率非常高。在針對碳四塔頂?shù)睦鋮s系統(tǒng)完成改造升級后，設(shè)備整體預(yù)期的取熱量也有效的提升了46%左右，設(shè)備在改造前的實際的回流冷后溫度能過達(dá)到42℃，預(yù)期進(jìn)過改造后其溫度能夠下降到了38℃，這樣就很好的解決了設(shè)備改造前三塔塔頂經(jīng)常面臨的超溫問題。與此同時，在充分保證企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量不產(chǎn)生變化的前提下，整個設(shè)備的整體加工能力進(jìn)一步提升了21.34%，此外，在大量的實踐應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，要想實現(xiàn)對表面蒸發(fā)式空冷器的平穩(wěn)操作，就必須要充分保證將其冷卻水的水量嚴(yán)格的控制在40-80t/h的范圍內(nèi)。

此外，通過對設(shè)備改造后相關(guān)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析后發(fā)現(xiàn)，表面蒸發(fā)會空冷器在投產(chǎn)使用后，企業(yè)每年的操作費用能夠下降比較明顯，年均下降數(shù)額達(dá)到了11萬元左右。

3 結(jié)束語

綜上所述，表面蒸發(fā)式空冷器在實際中的應(yīng)用表現(xiàn)出了高效、技能的優(yōu)點，而且設(shè)備本身對各種工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的適應(yīng)性也比較好，實際運行過程中不會受到環(huán)境因素的巨大影響，在低溫介質(zhì)中能夠?qū)崿F(xiàn)非常廣泛的應(yīng)用，氣體分餾裝置表面蒸發(fā)式空冷器的成功改造設(shè)計，為工業(yè)生產(chǎn)中新老設(shè)備的建設(shè)選型以及設(shè)備升級改造都能提供極具參考價值的數(shù)據(jù)支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1]張富，陳韶范，陳滿，張向南，馬一鳴，宋俊霞，董旭凱，侯巖.緊湊型板式蒸發(fā)空冷器在重整裝置中的應(yīng)用[J].石油化工設(shè)備，2016，45（04）：72-75.

[2]劉晉，范紅梅，楊巍，余永增.SBF-1緩蝕阻垢劑在重催裝置表面蒸發(fā)空冷器中的應(yīng)用[J].石油化工應(yīng)用，2009，28（02）：107-109+112.

[3]劉晉，楊巍，范紅梅，余永增.重油催化裂化裝置表面蒸發(fā)空冷器的緩蝕阻垢研究與應(yīng)用[J].石油化工設(shè)備，2009，38（05）：73-76.