火車結(jié)晶純苯加熱技術(shù)對比分析

彭少川 楊虎群 王世超

摘要：敘述了冬季火車槽車純苯結(jié)晶物料的兩種加熱方法。通過實驗對比，得出改進加熱方法在安全生產(chǎn)、節(jié)能環(huán)保、提高卸車效率方面的貢獻。

關(guān)鍵詞：火車;加熱技術(shù)

前言

尼龍化工公司因生產(chǎn)需采購大量精苯，每年經(jīng)由火車運輸所卸精苯為6.5萬噸。冬季卸純苯量約占30%。由于運輸純苯的火車槽車不帶任何加熱設施，多年來槽車加熱一直采用自制的加熱器加熱。隨著企業(yè)產(chǎn)能增加以及為滿足節(jié)能環(huán)保的要求，對結(jié)晶純苯加熱技術(shù)改進，采用熱苯循環(huán)加熱方法?，F(xiàn)對兩種純苯加熱方法作對比。

1.自制加熱器加熱技術(shù)

自制加熱器的結(jié)構(gòu)形式見圖1， 由鋁管彎制而成， 為了能從槽車人孔放人， 因此體積較小、加熱點集中， 使用效果很差。 表1是2019年1月采用自制加熱器加熱的實測數(shù)據(jù)。

從實際數(shù)據(jù)來看，自制加熱器存在如下問題。

1.1加熱時間長，通常需要24小時左右。其主要原因是加熱器結(jié)構(gòu)集中、結(jié)晶苯集中于槽車底部和側(cè)壁，加熱苯?jīng)]有流動性，僅靠物料的溫度差進行熱傳遞，熱量從加熱管傳至底部結(jié)晶苯，將之融化。再有底部熱苯熱傳遞給側(cè)壁結(jié)晶苯，熱傳遞過程緩慢，離加熱管遠的結(jié)晶苯融化最慢 。

1.2熱損失大。由于加熱器只能放在槽車底部加熱 ， 槽車兩端和側(cè)部需要的熱量基本上靠熱傳遞獲取，而純苯的導熱系數(shù)又很低 ，這樣就造成了槽車中間純苯溫度已經(jīng)很高而槽車兩端和底部純苯卻仍未融化的情況。要想使純苯全部融化，就要消耗更多的熱量。損失的熱量主要是 ： ①加熱過程中槽車外壁的熱損失;②純苯槽車加熱溫度過高造成的熱損失 ， 即冗余熱損失;③ 加熱器停用時的熱損耗 ，為保證加熱器不被凍裂，在加熱器不用時 也要通入少量蒸汽 ， 因此形成損耗 ; ④加熱過程中苯蒸發(fā)形成的汽化熱損失。

1.3物料損失嚴重，由于加熱器周圍的苯液體溫度很高，從而造成物料蒸發(fā)損耗較大。

1.4危險性大，苯液體的大量蒸發(fā)，對安全和環(huán)境衛(wèi)生也構(gòu)成了威脅。加熱過程中，槽車口周圍苯蒸汽濃度高，作業(yè)人員在此環(huán)境中工作，出現(xiàn)苯中毒風險增大。

1.5加熱管放入槽車需要人工操作，加熱管長度約在5米左右的金屬管，在槽車上作業(yè)屬于高處作業(yè)，有跌落風險。

2.熱苯循環(huán)加熱技術(shù)

熱苯循環(huán)加熱系統(tǒng)需要對卸車管線進行改造，使槽車、引液罐與換熱器之間形成循環(huán)回路。其工作方法是通過換熱器對抽出的純苯進行加熱之后再循環(huán)回槽車，該技術(shù)操作程序為火車槽車? ? ?精苯引液罐? ? ?精苯卸車泵? ? 蒸汽換熱器? ? ?火車槽車。圖2是純苯換熱器部分的流程圖。表2是2019年12月采用熱苯循環(huán)加熱技術(shù)實測的數(shù)據(jù)。

從實際數(shù)據(jù)中可以看出，熱苯循環(huán)加熱技術(shù)有如下的特點：

2.1加熱時間短，平均每組火車槽車結(jié)晶苯融化時間約5個小時。其原因是，換熱器內(nèi)殼程走蒸汽，管程走純苯。熱交換的接觸面大，熱量交換多，純苯經(jīng)換熱器能迅速升高溫度。熱苯經(jīng)卸車泵，壓力為0.2MPa。循環(huán)進入槽車時具有很強的動能。經(jīng)循環(huán)鶴管向四周噴射，加大槽車內(nèi)純苯的流動性，熱量也快速向四周擴散。

2.2熱損失小。熱苯在槽車內(nèi)流動，熱量也迅速傳遞，槽車各處的溫差小。損失的熱量主要是加熱過程中槽車外壁的熱損失，槽車中間底部是最先接觸熱苯的部位，由于槽車內(nèi)流動苯又經(jīng)此處被引進引液罐，此處的熱量交換最大，也避免了槽車底部溫度過高而造成的熱損失。換熱器停用時切斷蒸汽供應閥門不會造成熱量損耗。加熱過程中苯蒸發(fā)會產(chǎn)生少量汽化熱損失。

2.3危險性降低，鶴管頂端加裝了密封帽，與槽車人孔相貼合，避免了苯蒸汽揮發(fā)到周邊環(huán)境，降低了作業(yè)人員苯中毒的風險。

2.4循環(huán)鶴管與卸車鶴管連接在一起，通過氮氣動力升降，鶴管放入槽車方便快捷，降低作業(yè)時的跌落風險。

3.自制加熱器加熱技術(shù)與熱苯循環(huán)加熱技術(shù)的比較

3.1安全方面，自制加熱器加熱必須敞口加熱從而導致苯蒸汽外溢，容易在低洼處形成爆炸性混合氣體。由于熱苯循環(huán)加熱在人孔處加裝了密封帽，從而避免了苯蒸氣往外揮發(fā)，提高了卸車作業(yè)的安全性。同時也降低了作業(yè)人員發(fā)生苯中毒事故的概率。

3.2卸車效率，自制加熱器加熱方法一組精苯加熱時間為24小時左右，熱苯循環(huán)加熱方法加熱時間為5小時，卸車效率大大提高。為冬季純苯供應提供了可靠保障。

3.3經(jīng)濟效益，由于公司精苯槽車全為租賃使用，卸車方式改進后縮短了槽車在公司停留時間，降低了租賃費用。同時蒸汽使用量也大幅度縮減，達到節(jié)能降耗的目的。