芳烴裝置回收塔頂空冷器選型*

申鳳玉

芳烴裝置回收塔頂空冷器選型*

申鳳玉

（中國寰球工程公司遼寧分公司，遼寧撫順113006）

通過對不同型號空冷器的工藝計算及現(xiàn)場使用情況的比較,在有限的占地面積下，合理選用芳烴裝置回收塔頂空冷器，以解決空冷器的防凍問題，減少操作空冷器的勞動強(qiáng)度。

芳烴裝置；回收塔；塔頂空冷器；選型

2006年隨著60萬t/a連續(xù)重整裝置項目的實施，原有的芳烴抽提裝置生產(chǎn)能力不足，石油三廠對抽提裝置進(jìn)行了擴(kuò)能改造。石油三廠芳烴裝置采用北京金偉暉工程技術(shù)有限公司的SUPER-SAE-Ⅱ芳烴抽提專有工藝技術(shù)，改造后，芳烴抽提裝置規(guī)模可由原設(shè)計37.32萬t/a提高到42.84萬t/a，芳烴總產(chǎn)量可達(dá)到32萬t/a，年開工按8 000 h計。

石油三廠回收塔頂冷卻采用的是濕式立式空冷器。這種空冷器管束為濕式立置管束，物料出口端液流不平衡，頂部液流向下流向集合管，而底端液體向上流向集合管。這種非均勻性造成底端管子液體不流動，因物流中含水，導(dǎo)致冬天管子多次凍裂。為防止空冷器管子凍裂，采取了在空冷器搭建臨時檔風(fēng)板、在易發(fā)生凍裂的區(qū)域甚至蓋棉被、加強(qiáng)巡檢等措施，但此空冷器仍然存在巨大的安全隱患，并且巡檢難度大。管子凍裂將導(dǎo)致芳烴外泄，裝置離居民區(qū)又近，安全壓力太大。在同類裝置中沒有采用濕式空冷器的，在冬季，因防凍問題只能停止噴水，因此物料冷卻溫度達(dá)不到40℃，目前空冷器出口物料溫度在45℃左右，這將導(dǎo)致過多的苯隨抽空氣被抽走，不僅導(dǎo)致產(chǎn)品損失，而且抽空蒸汽凝結(jié)水帶大量的苯導(dǎo)致環(huán)境污染問題。

1 幾種空冷器的比較

1.1 干式水平干空冷器和板式濕空冷器比較

1.1.1 吉化芳烴裝置回收塔空冷的情況

吉化芳烴裝置回收塔頂空冷器為進(jìn)口設(shè)備，形式為干式普通水平翅片管式空冷（碳鋼），在管束與風(fēng)機(jī)之間有加熱管（為原設(shè)計時有），起防凍作用，但近幾年一直沒有投用，冬季只是在空冷上蓋苫布進(jìn)行防護(hù)，同時由操作工與車間工藝人員按時巡檢特護(hù)，工藝人員和崗位員工操作強(qiáng)度較大，但基本上可以保證冬季不出現(xiàn)凍凝情況。

空冷（中間臺）也曾經(jīng)出現(xiàn)過冬季凍壞現(xiàn)象。但后來冬季采取覆蓋帆布的措施后，解決了防凍問題。另外，該空冷也曾出現(xiàn)偏流現(xiàn)象，通過調(diào)整空冷器的前后的風(fēng)車進(jìn)行解決，也取得了較為理想的效果。

1.1.2 石油二廠北蒸餾空冷情況

該空冷為220萬t/a常減壓干式減壓減頂空冷，空冷型式為板式濕空冷（6片3組），材質(zhì)304 L。該空冷2004年11月投用，至今一直在使用沒有檢修過。冬季防凍要在散熱板側(cè)搭兩層棉簾，加強(qiáng)檢查。該空冷為立式放置，因此空冷中的水受重力向下流得較快不易存水，整個空冷也不易產(chǎn)生凍凝死角。

板式空冷[1]與普通翅片管式空冷相比有占地面積小冷卻效率高、能耗低等優(yōu)點，但是板式空冷與普通翅片管式空冷相比制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可維修性差，一旦出現(xiàn)漏點難以修復(fù)，造成裝置停工，使用風(fēng)險較大，相對比較普通翅片管式空冷可維修性好，使用風(fēng)險相對較小，有利于長周期安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

石油三廠芳烴回收塔空冷的工藝操作條件與吉化的相似，含水量較大，與石油二廠北蒸餾減頂空冷工藝條件有差異，冬季防凍問題非常重要。

通過干式水平空冷器和板式濕空冷器比較后，排除采用板式濕空冷器。

1.2 干式水平空冷器與斜頂式空冷器、立式空冷器性能比較

水平式空冷[1]管束水平放置，如作冷凝器時，為便于凝液排出，管束應(yīng)有3%或1%的傾斜，其使用范圍最廣，水平管束可使用長度達(dá)10 m以上，傳熱面積大，管外側(cè)空氣分布較均勻，熱風(fēng)循環(huán)較小，造價較低，但占地面積較大，在9 m×18 m框架內(nèi)，可選所需要換熱面積的空冷器。

斜頂式空冷器管束按人字形放置，夾角60°左右,常用于冷凝或占地面積受限制的場合，占地面積可比水平式少40%～50%。其缺點是：管束長度有限制，空氣流動分布不均勻，受自然風(fēng)影響較大，易形成熱風(fēng)循環(huán)，造價也高。在9 m×18 m框架內(nèi)布置斜頂式空冷器，滿足不了所需換熱面積。

立式空冷器管束垂直放置，此種形式只用于小規(guī)模裝置。其缺點是：空氣流動分布不均勻，受自然風(fēng)影響明顯。

在同類裝置中沒有采用立式空冷器的。

通過以上比較將目前運(yùn)行中的濕式立式空冷器改為干式水平空冷器。

1.3 熱風(fēng)循環(huán)式空氣冷卻器

當(dāng)被冷介質(zhì)在最低設(shè)計氣溫下，易發(fā)生凝結(jié)或結(jié)晶析出時，可采用熱風(fēng)循環(huán)式空氣冷卻器，在我國東北地區(qū)應(yīng)用較多。

熱風(fēng)循環(huán)式空氣冷卻器，是利用自身排出的熱空氣作為熱源，一般不需要外加伴熱設(shè)施和消耗熱源。其操作費(fèi)用與普通空氣冷卻器相近。但需要有一套控制系統(tǒng)，根據(jù)不同的環(huán)境溫度，來調(diào)節(jié)百葉窗的開度及風(fēng)機(jī)的風(fēng)量。自控水平要較高，結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜，設(shè)備投資較大。

熱風(fēng)循環(huán)式空氣冷卻器類型有熱風(fēng)內(nèi)循環(huán)式空氣冷卻器、熱風(fēng)外循環(huán)式空氣冷卻器、熱風(fēng)循環(huán)濕式空氣冷卻器這3種。

1.3.1 熱風(fēng)循環(huán)式空氣冷卻器

熱風(fēng)內(nèi)循環(huán)式空氣冷卻器由2臺或多臺風(fēng)機(jī)并列。氣溫較低時，1臺風(fēng)機(jī)向上鼓風(fēng)，另1臺風(fēng)機(jī)向下引風(fēng)，構(gòu)成熱風(fēng)內(nèi)部循環(huán)。一般用于介質(zhì)終端溫度控制要求不甚精確（±（3～5）℃）的場合。這種形式比較簡單，不需增加特殊的結(jié)構(gòu)和投資，但對風(fēng)機(jī)的自動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)要求較高。

1.3.2 熱風(fēng)外循環(huán)式空氣冷卻器

熱風(fēng)外循環(huán)式空氣冷卻器需要增設(shè)一套自動調(diào)節(jié)百葉窗和熱風(fēng)外循環(huán)通道。用于介質(zhì)終端溫度控制要求較高的（≤3℃）的場合。這種形式結(jié)構(gòu)和操作都比較復(fù)雜，占地略大，設(shè)備投資也較高。

1.3.3 熱風(fēng)循環(huán)濕式空氣冷卻器

我國自己開發(fā)的熱風(fēng)循環(huán)濕式空氣冷卻器它用于夏季冷卻溫度較低（接近當(dāng)?shù)叵募咀顭嵩赂汕驕囟龋居中璺滥膱龊稀Ｈ鐪p壓塔頂抽空冷凝器。它由上、中、下3組可調(diào)式百葉窗、風(fēng)機(jī)、管束和噴水設(shè)施組成一個帶有外熱風(fēng)循環(huán)通道的空氣冷卻系統(tǒng)。

熱風(fēng)循環(huán)濕式空氣冷卻器，解決了高寒地區(qū)空氣冷卻器過冬問題，可節(jié)約大量工業(yè)用水，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自控和操作要求都較高，因此設(shè)備投資較大。

減壓塔頂抽空冷凝器所采用的熱風(fēng)循環(huán)濕式空氣冷卻器操作說明見表1。

表1 熱風(fēng)循環(huán)濕式空氣冷卻器操作說明Table 1 Operation conditions of hot air circulation wet air cooler adopted by the vacuum tower overhead evacuation condenser

根據(jù)以上3種熱風(fēng)循環(huán)空氣冷卻器的對比可見，對于回收塔頂冷卻器采用熱風(fēng)循環(huán)濕式空氣冷卻器比較理想。但受原有框架尺寸有限，本次改造只能采用熱風(fēng)內(nèi)循環(huán)式空氣冷卻器。

2 結(jié)論

經(jīng)過以上對比分析，可以得出下面結(jié)論：

（1）本改造選用干式水平空冷器即熱風(fēng)內(nèi)循環(huán)式空氣冷卻器。改造前后工藝參數(shù)對照如表2。

表2 空冷器原設(shè)計與干式水平空冷器所需工藝參數(shù)對照表Table 2 Process parameter comparison required by the original designed air cooler and the dry horizontal air cooler

（2）干式水平空冷器為常規(guī)空冷器，其操作簡單，使用方便，在石油、化工等行業(yè)利得到較廣泛的應(yīng)用。干式水平空冷器受環(huán)境溫度影響較大，其冷卻溫度取決于空氣干球溫度，且要求熱流體出口溫度與空氣進(jìn)口溫度之差大于15℃，在夏天，熱流體出口溫度不易滿足工藝要求，因此空冷器由濕式立置管束改為干式水平管束后，還需增加1臺后冷器與原后冷器并聯(lián)（同時操作），其型號為BES800-2.5-215-6/19-2I。

（3）熱風(fēng)內(nèi)循環(huán)只在冬季運(yùn)行，不需防凍的其它季節(jié)，將百葉窗打開，不采用熱風(fēng)內(nèi)循環(huán)。中國石化出版社，2009.

[1]張德姜.工藝管道安裝設(shè)計手冊：第一篇，設(shè)計與計算[M].北京.

Type Selection of Air Cooler for the Recovery Tower of Aromatic Unit

SHEN Feng-yu
（China Huanqiu Contracting and Engineering Corp.Liaoning Branch Company，Liaoning Fushun 113006，China）

By comparison of process calculations and site service situations of different types of air coolers，under the condition of limited covering area，the air cooler type for the recovery tower of aromatic unit was reasonably selected to solve the freezing prevention problem of air cooler and decrease the labor intensity of air cooler operation.

Air cooler；Recovery tower；Air cooler；Type selection

TQ051.6

A

1671-0460（2010）05-0609-03

2010-09-11

申鳳玉，女，高級工程師，1990年畢業(yè)于大連理工大學(xué)無機(jī)化工專業(yè)，一直從事工藝設(shè)計工作。電話：0413-7593706，E-mail：SHFY1@126.COM。