蒸發(fā)式空冷器在PVC生產(chǎn)中的應(yīng)用

劉　敬，宋淑偉（山東東岳化工有限公司，山東淄博255000）

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蒸發(fā)式空冷器在PVC生產(chǎn)中的應(yīng)用

劉敬，宋淑偉
（山東東岳化工有限公司，山東淄博255000）

摘要：在對比常用制冷方法循環(huán)水冷和空冷后，選擇更經(jīng)濟(jì)、制冷效率更高的蒸發(fā)式空冷器。對工藝運(yùn)行進(jìn)行跟蹤后，發(fā)現(xiàn)蒸發(fā)式空冷器在PVC生產(chǎn)中可以大幅降低能耗，是一種能耗低、安全可靠的技改思路。

關(guān)鍵詞：PVC單體；循環(huán)水冷；空冷；蒸發(fā)式空冷器

針對山東東岳化工有限公司乙炔法生產(chǎn)PVC工藝的短板，即氣相氯乙烯單體混合物料冷凝成液相物料的過程中存在能耗高、夏季公用工程供冷不足的問題，對現(xiàn)有工藝能耗進(jìn)行分析、核算，提出方案后進(jìn)行選型和技改，并在技改后對工藝做出評價(jià)。

1　工藝問題

乙炔法生產(chǎn)PVC工藝中，經(jīng)過高壓壓縮的粗單體氣相物料經(jīng)過全凝器冷凝成液相后進(jìn)入水分離器（儲槽），再進(jìn)入后續(xù)精餾工段處理；全凝器的不凝氣進(jìn)入中尾冷，經(jīng)過中尾冷的不凝氣大部分冷凝成液相后送入水分離器中，而中尾冷的不凝氣進(jìn)入后續(xù)吸收脫吸工藝進(jìn)行處理。原物料冷卻工藝流程簡圖見圖1。

在冷凝工段中，氣相物料在冷凝器中的高能耗成為制約生產(chǎn)的關(guān)鍵。在原有舊工藝路線中，經(jīng)過高壓壓縮的單體混合物料冷凝效率低、能耗高，夏季高溫天氣出現(xiàn)冷卻水不夠用的情況，嚴(yán)重制約了PVC生產(chǎn)。針對此問題，對技改后工藝參數(shù)進(jìn)行了收集與核算。

2　技改

2.1技改路線

考慮用較低的投資費(fèi)用，最低的操作維護(hù)費(fèi)用，在當(dāng)前空間較小的條件下實(shí)現(xiàn)物料的初步降溫，改善當(dāng)前冷卻水不夠用的工況，減少排往中尾冷及后續(xù)處理工藝的物料。

工業(yè)生產(chǎn)中，針對一般冷卻水供冷不足的工況，一般考慮采用循環(huán)水冷式或空冷式［1］。其中，在空冷冷卻器選型中，充分考慮工藝流體0.55 MPa（表壓）、初溫55℃的特點(diǎn)，要求經(jīng)冷卻后初步降溫到35℃左右。一般考慮尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行重量低、換熱效率高、工藝流體終溫低、投資少、操作費(fèi)用低、易維護(hù)等特點(diǎn)，而蒸發(fā)式空冷器正滿足這些標(biāo)準(zhǔn)。蒸發(fā)式空冷器運(yùn)行過程中伴隨外循環(huán)水換熱后蒸發(fā)而由風(fēng)機(jī)移熱的現(xiàn)象使得蒸發(fā)式空冷器相對于普通空冷器的換熱效率更高，因此，在空冷器選型中選擇蒸發(fā)式空冷器。在工況相同的條件下，對水冷式與空冷式投入對比；本文涉及的熱核算采用Exchanger Designand Rating軟件進(jìn)行核算。在熱負(fù)荷Q=93.4*104kcal/h；進(jìn)口溫度55℃；出口溫度35℃時(shí)，水冷式與空冷式投入對比見表1。

圖1　原物料冷卻工藝流程圖

表1　水冷式與空冷式對比

通過對比與項(xiàng)目核算后，選擇蒸發(fā)式空冷器。蒸發(fā)式空冷器（濕式空冷器）［2］是一種將水冷與空冷、傳熱與傳質(zhì)過程融為一體兼有兩者之長的高效節(jié)能冷卻設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱效率高、投資省、操作費(fèi)用低、安裝、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，在化工、煉油、冶金、電力等行業(yè)有廣闊的應(yīng)用前景，是空冷技術(shù)發(fā)展的方向。蒸發(fā)式空冷器簡圖見圖2。

2.2技改過程

在舊工藝的2個(gè)全凝器前管道進(jìn)口處增加閥門，改變進(jìn)料走向，使高溫流體進(jìn)入空冷器。在空冷器安裝位置布置時(shí)選擇生產(chǎn)主體框架頂部，周圍無熱源、無遮擋物，有利于通風(fēng)換熱，并且位置上靠近全凝器優(yōu)化了管路布置，使液相物料管程最短，易輸送物料。技改后工藝流程圖見圖3。

3　技改與效益

對舊工藝實(shí)際用冷進(jìn)行核算，并與技改后工藝對比，技改前后工藝?yán)鋮s水用量核算見表2、技改前后工藝用冷量核算見表3。

圖2　蒸發(fā)式空冷器簡圖

圖3　技改后工藝流程簡圖

表2　技改前后工藝?yán)鋮s水用量

表3　技改前后工藝用冷量

在選用了蒸發(fā)式空冷器后，可以降低能耗、減少冷卻水用水總量。技改前后投資運(yùn)行費(fèi)用核算見表4。

表4　技改前后運(yùn)行費(fèi)用

技改后運(yùn)行總費(fèi)用節(jié)省133.1元/h，節(jié)省了原來運(yùn)行總費(fèi)用的62%，每年節(jié)約電費(fèi)106.5萬元（改造后的用電量包括空冷器水泵及風(fēng)機(jī)電耗）。

通過對冷卻后工藝流體的分析與核算發(fā)現(xiàn)，采用蒸發(fā)式空冷器后，提高了流體處理量192.4 kg/h。

4　總結(jié)

針對工藝中存在的能耗高、供冷效率低的問題，通過合理對比、選型，選擇蒸發(fā)式空冷器。技改提高了工藝運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗。

在PVC生產(chǎn)中蒸發(fā)式空冷器運(yùn)行的突出優(yōu)點(diǎn)有：（1）處理工藝流體能力更大，擴(kuò)大生產(chǎn)后繼續(xù)技改潛力大且費(fèi)用低；（2）相對于普通換熱器，如管殼式換熱器，換熱面積均造價(jià)更低，換熱系數(shù)更高；（3）降溫循環(huán)快，選擇合適的安裝位置無熱風(fēng)再循環(huán)現(xiàn)象；（4）對于特殊工況下如出現(xiàn)露點(diǎn)，緊急停車后迅速維護(hù)檢修，可以迅速投入生產(chǎn)；（5）蒸發(fā)式空冷器尺寸小、易安排合適位置、運(yùn)行質(zhì)量小、造價(jià)低、換熱效率高、運(yùn)行費(fèi)用低。缺點(diǎn)：（1）易受環(huán)境溫度影響，冬季溫度低，夏季溫度高，工藝運(yùn)行穩(wěn)定性稍差；（2）易受氣象條件的影響，如雨雪天氣對裝置的影響；（3）運(yùn)行中出現(xiàn)水質(zhì)變差，受當(dāng)?shù)乜諝猸h(huán)境的影響，污垢、淤泥等淤積的現(xiàn)象在運(yùn)行一段時(shí)間后比較明顯，需定期清理，因此推薦使用純水。

蒸發(fā)式空冷器適用于大流量、高溫氣相物料的初步降溫冷凝；通過一般循環(huán)水即可實(shí)現(xiàn)降溫的工況也可以采用運(yùn)行費(fèi)用更經(jīng)濟(jì)的蒸發(fā)式空冷器。此外，換熱效率要求高、用循環(huán)水導(dǎo)致設(shè)備易結(jié)垢的工況也宜采用蒸發(fā)式空冷器。

參考文獻(xiàn)：

［1］姜學(xué)軍.濕式空冷器的研制.青島：中國石油大學(xué)，2010.

［2］高城.表明蒸發(fā)式空冷器的應(yīng)用.當(dāng)代化工，2005，（34）：223-224.

Application of evaporative air cooler in the production of PVC

LIU Jing，SONG Shu-wei
（Shandong Dongyue Chemical Co.，Ltd. Zibo 255000，China）

Abstract：Compare the circulating water cooling to air cooling，chose the evaporative air cooler for its more economic and more efficiency. By tracking the technical innovation，the evaporative air cooler was an technical innovation for its low-energy consumption，secure and reliable.

Key words：PVC monomers；circulating water cooling；air cooling；evaporative air cooler

中圖分類號：TQ051.5

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1009-1785（2016）02-0028-03

收稿日期：2015-10-13