表面蒸發(fā)式空冷器在酮苯脫蠟裝置的應(yīng)用

賈紅軍

(中國石化南陽石蠟精細(xì)化工廠，河南南陽 473132)

南陽石蠟精細(xì)化工廠(以下簡稱精蠟廠)酮苯裝置冷凍系統(tǒng)，來自液氨儲罐中的液氨進入氨壓機過冷，經(jīng)節(jié)流減壓后進入氨冷套管吸收原料油、溶劑的熱量而蒸發(fā)氣化，氨蒸發(fā)氣體經(jīng)過氨壓機變成高壓、高溫的氨氣，再進入空冷降溫冷凝成液氨后進入氨儲罐中偱環(huán)使用?？绽涫钦麄€循環(huán)過程中將高溫氨氣降溫、冷凝成液氨的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。2011年精蠟廠對酮苯裝置進行工藝技術(shù)改造，優(yōu)化酮苯裝置冷凍站系統(tǒng)流程，將輕酮裝置原干濕聯(lián)合空冷更換為表面蒸發(fā)式空冷器，新采用的蒸發(fā)冷凝式空冷換熱效率高，冷凝盤管抗腐能力強，大大降低了裝置能耗。

1 改造前存在的問題

酮苯裝置冷凍系統(tǒng)原有兩組干濕聯(lián)合空冷，為干空冷 E3401A-E、濕空冷 E3402A-E，分別于1997年10月和2003年11月投用。春秋冬季，冷凍系統(tǒng)高壓壓力為1.0～1.2 MPa，液氨冷凝溫度25～32℃運行效果較好，但在夏季7～9月份，環(huán)境溫度較高，冷量損失大，冷凍系統(tǒng)高壓壓力已接近安全閥定壓，液氨冷凝溫度在38～40℃，夏季只能降量處理。由于空冷設(shè)備本體的設(shè)計缺陷，存在噴淋水噴不到管束內(nèi)、管束外結(jié)垢嚴(yán)重、腐蝕穿孔管線多等缺點，檢修頻繁達每季二次，水損失較大。另外空冷器密閉效果差，水霧飄散至框架、框架上其它容器，造成設(shè)備銹蝕十分嚴(yán)重。

2 選型計算過程

南陽精蠟廠酮苯裝置冷凍系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著為酮苯裝置與蠟成型裝置供冷的工藝重任，兩裝置按夏季最苛刻工況下，需要用氨量18 t/h，根據(jù)壓縮機的制冷量與功率，計算空冷的熱負(fù)荷，如表1所示。

表1 空冷熱負(fù)荷計算表

由計算數(shù)據(jù)可看出，酮苯脫蠟裝置冷凍系統(tǒng)制冷量在5 000 kW以上，是煉油裝置里的耗電大戶，制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度在-30～-25℃。制冷系統(tǒng)采用氨介質(zhì)，制冷系統(tǒng)多有不凝性氣體產(chǎn)生。這就需要選用節(jié)能高效且能解決不凝氣問題的空冷。根據(jù)國內(nèi)外空冷的情況，對比各類型空氣冷卻器優(yōu)缺點，見表2。

綜合設(shè)備性能、投資、運營成本、壽命周期等方面，選擇2組蒸發(fā)冷凝式空冷ATC-1561E。

3 完善改造設(shè)計

酮苯裝置表面蒸發(fā)式空冷自2011年投用后，在滿足工藝生產(chǎn)、降低檢維修、節(jié)能降耗方面凸顯了新型節(jié)能設(shè)備的優(yōu)越性，但在設(shè)計上存在的問題也開始暴露出來。針對問題，精蠟廠收集裝置運行數(shù)據(jù)，結(jié)合使用現(xiàn)狀，對蒸發(fā)式空冷進行了技術(shù)改造。

表2 各類型空氣冷卻器優(yōu)缺點

3.1 水處理改造

由于使用新鮮水，南陽本地水質(zhì)硬度和堿度都非常高，結(jié)垢現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，換水頻繁。為了解決結(jié)垢問題，車間與廠家技術(shù)人員交流，根據(jù)該廠提供的兩種水質(zhì)，在水處理方面逐漸摸索，采用2∶8的比例進行供水，即20%除鹽水配80%新鮮水。同時每周一、周四兩次化驗分析空冷供水pH值、堿度、硬度、總鐵、電導(dǎo)率等指標(biāo)。

表3 表面蒸發(fā)式空冷供水水質(zhì)

3.2 空冷管束改造

空冷管束結(jié)垢脫落，下部水盤頻繁清垢難度大。原空冷設(shè)計中每兩組空冷相互連接，因每組水盤有連通口，在對一臺空冷清垢時，必須將同組的另一臺空冷的水盤內(nèi)的水放掉才能進行作業(yè)，既浪費水又影響了同組另一臺空冷的降溫效果。為了解決相互影響問題，制作并安裝了空冷兩水盤間通水口堵板。

3.3 空冷水盤水位控制裝置改造

空冷水盤水位控制裝置不靈敏，出現(xiàn)缺水或溢流。為了解決水位控制裝置時不方便觀察的問題，將每臺水位控制裝置旁邊的格柵拆除，這樣方便了觀察，但同時也將大量的灰塵吸入水盤，陽光照到水體，使水質(zhì)變差;且風(fēng)速風(fēng)向的改變，又造成從上方噴射下來的水流改變方向，造成下落的水體串入隔壁水盤或從打開的格柵處飄飛出去，使飄逸率超設(shè)計值0.001%;為解決這一新問題，在每組的兩臺空冷中間加設(shè)1 mm不銹鋼隔板，隔板的增設(shè)徹底解決了兩臺空冷之間的相互影響問題，兩組空冷共計增加隔板19.3 m2;將操作人員習(xí)慣拆除的每臺水位控制裝置旁邊的格柵改造成百葉窗，即可起到遮光作用，可控制避免機組內(nèi)水藻生成，確保換熱的穩(wěn)定性，也便于觀察水位。

4 運行效果

通過完善改進設(shè)計后，提高了表面蒸發(fā)式空冷在酮苯裝置氨冷系統(tǒng)中的適應(yīng)性。目前，蒸發(fā)式空冷器換熱效率高，特別是夏季，冷凍系統(tǒng)的背壓穩(wěn)定在1.2 MPa左右，降低了壓縮比。在節(jié)電節(jié)水、設(shè)備維護、操作使用等方面表現(xiàn)突出，改造前后裝置運行數(shù)據(jù)對比詳見表4。

表4 改造前后裝置運行數(shù)據(jù)對比

5 結(jié)論

表面蒸發(fā)式空冷在南陽石蠟精細(xì)化工廠酮苯裝置的投用，節(jié)能降耗效果明顯，工藝穩(wěn)定，降低了設(shè)備檢維修費用，產(chǎn)品質(zhì)量得到保證，經(jīng)濟效益顯著，在同類裝置具有良好的應(yīng)用推廣價值。