淺論焦油加工換熱系統(tǒng)改造

魏章恩+郝學(xué)民+邱洪森+沈潔+解玉麗+王黎黎

摘 要：換熱器是一種在不同溫度的兩種或兩種以上流體間實(shí)現(xiàn)物料間熱量傳遞的節(jié)能設(shè)備，可使熱量由溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，從而使流體溫度達(dá)到規(guī)定指標(biāo)、滿足工藝條件的需求，同時，也是提高能源利用率的主要設(shè)備之一。換熱器是化工生產(chǎn)的主要設(shè)備，占有非常重要的地位，可作為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等形式使用，應(yīng)用非常廣泛。

關(guān)鍵詞：換熱器；焦油加工；換熱系統(tǒng)；閥門

中圖分類號：TQ520.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.15.124

文章編號：2095-6835（2015）15-0124-01

換熱器是化工生產(chǎn)的主要設(shè)備，應(yīng)用廣泛，但因焦油加工車間很多油品的采出溫度很高，換熱器的循環(huán)水管內(nèi)易結(jié)垢，進(jìn)而導(dǎo)致回流液和產(chǎn)品溫度較高，難以冷卻，這不利于生產(chǎn)操作的穩(wěn)定和環(huán)保要求。因頻繁結(jié)垢，常需對冷卻器進(jìn)行不定期的除垢清理，疏通后才能繼續(xù)使用。以往，每6～10個月清理1次，清理除垢工作費(fèi)時、費(fèi)力，還影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行，結(jié)垢嚴(yán)重時，還需請專業(yè)的除垢人員進(jìn)行酸洗，每臺每次酸洗費(fèi)用需數(shù)萬元，造成了一定的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。因此，必須想法解決這一問題。

1 原因分析

根據(jù)焦油加工系統(tǒng)近幾次換熱器除垢情況，通過對比、分析發(fā)現(xiàn)，越高溫的油品的換熱設(shè)備越容易結(jié)垢、越在高處安裝的換熱器結(jié)垢越嚴(yán)重。三混萘油換熱器安裝在焦油蒸餾工序框架的3層，基本每半年清理除垢1次；雖然框架較低層的換熱器結(jié)垢不是很嚴(yán)重，但常被循環(huán)水中夾帶的雜物造成堵塞的情況。針對這些主要影響因素，需采取相應(yīng)的控制措施或進(jìn)行改造，以滿足生產(chǎn)需要，延長高溫油品換熱器的結(jié)垢周期。同時，應(yīng)對低溫油品的換熱器循環(huán)水管道進(jìn)行預(yù)處理，減少循環(huán)水中進(jìn)入換熱器進(jìn)、出口閥門的雜物，延長其使用年限，從而使換熱器真正起到預(yù)期的換熱效果。

2 相關(guān)改造

根據(jù)換熱器換熱原理，并結(jié)合焦油加工系統(tǒng)的生產(chǎn)實(shí)際，對影響換熱器工作的2個主要因素進(jìn)行了認(rèn)真的研究、討論，以期為消除或延緩結(jié)垢問題找到辦法。

對焦油加工所用的循環(huán)水進(jìn)行了溫度與結(jié)垢關(guān)系試驗(yàn)，數(shù)據(jù)如圖1所示。

圖1 換熱器循環(huán)水溫度與結(jié)垢的關(guān)系圖

由圖1可看出，換熱器所用循環(huán)水結(jié)垢的厚度會隨溫度的升高而增長，尤其在45 ℃以上時，結(jié)垢程度加重。應(yīng)將部分油品冷卻后的溫度控制在45 ℃以下，但工藝要求三混萘油冷卻后的溫度在80～

90 ℃，因此，三混萘油冷卻器需改型為汽化器。由于汽化器由水蒸氣冷凝液作熱量傳遞的中間介質(zhì)，所以，可滿足其冷卻后溫度控制在80～90 ℃的要求。輕油、酚油冷卻后的溫度可控制在45 ℃以下，可在其冷卻器前加裝過濾器，以減少循環(huán)水中雜物的帶入。因此，對高溫和低溫油品的換熱器采取了以下不同的改造方案。

2.1 將高溫油品的冷卻器改型為汽化器

以三混萘油為例，其原先的換熱設(shè)備為冷卻器，因工序生產(chǎn)的需要，三混萘油冷卻后的溫度應(yīng)控制在80～90 ℃，冷卻水的退水溫度常在50～60 ℃。據(jù)統(tǒng)計(jì)，安陽地區(qū)的冷卻水溫度在50 ℃左右時會迅速加劇結(jié)垢程度，因此，原先采取每半年清理1次除垢的方式。為了解決這一問題，借鑒了工業(yè)萘工序汽化器的冷卻原理，其由上、下兩部分組成，下部列管間進(jìn)入工業(yè)萘油氣，冷凝并冷卻至100～105 ℃的液體工業(yè)萘從底部排出；下部列管中的冷凝水被工業(yè)萘油氣加熱變?yōu)樗魵?。水蒸氣由外部?dǎo)管上升至汽化器上部，在上部列管間被列管內(nèi)的冷卻水冷卻為冷凝水，經(jīng)外部另一根導(dǎo)管自動流入汽化器下部。在此情況下，冷凝水在下部被加熱汽化、在上部冷凝冷卻，構(gòu)成了冷凝水與水蒸氣的閉路循環(huán)。因其使用的是冷凝水，所以，基本消除了結(jié)垢問題。

2.2 在低溫油品的冷卻器前加裝過濾器

鑒于焦化廠循環(huán)水的質(zhì)量較差，循環(huán)水中時常帶入冷卻塔填料破碎后的塑料片等雜物，常堵塞循環(huán)水管道狹窄處，導(dǎo)致油品難以冷卻，嚴(yán)重時甚至?xí)l(fā)生跑冒油的事故，嚴(yán)重影響了正常的生產(chǎn)秩序。因此，在焦油加工系統(tǒng)3個工序的循環(huán)水總管和部分低溫油品的冷卻器前加裝了過濾器，內(nèi)裝濾網(wǎng)可對循環(huán)水進(jìn)行初步過濾，通過過濾器上的DN100 mm閥門，可定期沖洗雜物，以保證焦油加工系統(tǒng)循環(huán)水的正常供應(yīng)、換熱器的冷卻效果和油品的工藝?yán)鋮s要求。改造后效果良好。

3 結(jié)束語

改造后，三混萘油的冷卻器改型為汽化器，其冷卻系統(tǒng)使用軟水和補(bǔ)充蒸汽，從根本上消除了結(jié)垢問題。在焦油加工系統(tǒng)3個工序的循環(huán)水上水總管道和部分換熱器前加裝了過濾器，可定期清理、沖洗，排出循環(huán)水中夾帶的大部分雜物，降低了雜物被帶入換熱器的概率，保障了各換熱器的正常使用效果，延長了換熱器的使用周期，大大減少了除垢費(fèi)用。同時，也使生產(chǎn)更為穩(wěn)定，各油品均可冷卻到滿足工藝指標(biāo)的溫度，收到了良好的效果。

〔編輯：張思楠〕