表面蒸發式空冷器在酮苯脫蠟裝置的應用

賈紅軍

(中國石化南陽石蠟精細化工廠，河南南陽 473132)

南陽石蠟精細化工廠(以下簡稱精蠟廠)酮苯裝置冷凍系統，來自液氨儲罐中的液氨進入氨壓機過冷，經節流減壓后進入氨冷套管吸收原料油、溶劑的熱量而蒸發氣化，氨蒸發氣體經過氨壓機變成高壓、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使用?？绽涫钦麄€循環過程中將高溫氨氣降溫、冷凝成液氨的關鍵環節。2011年精蠟廠對酮苯裝置進行工藝技術改造，優化酮苯裝置冷凍站系統流程，將輕酮裝置原干濕聯合空冷更換為表面蒸發式空冷器，新采用的蒸發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

酮苯裝置冷凍系統原有兩組干濕聯合空冷，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，環境溫度較高，冷量損失大，冷凍系統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。由于空冷設備本體的設計缺陷，存在噴淋水噴不到管束內、管束外結垢嚴重、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，造成設備銹蝕十分嚴重。

2 選型計算過程

南陽精蠟廠酮苯裝置冷凍系統擔負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，根據壓縮機的制冷量與功率，計算空冷的熱負荷，如表1所示。

表1 空冷熱負荷計算表

由計算數據可看出，酮苯脫蠟裝置冷凍系統制冷量在5 000 kW以上，是煉油裝置里的耗電大戶，制冷系統的蒸發溫度在-30～-25℃。制冷系統采用氨介質，制冷系統多有不凝性氣體產生。這就需要選用節能高效且能解決不凝氣問題的空冷。根據國內外空冷的情況，對比各類型空氣冷卻器優缺點，見表2。

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

3 完善改造設計

酮苯裝置表面蒸發式空冷自2011年投用后，在滿足工藝生產、降低檢維修、節能降耗方面凸顯了新型節能設備的優越性，但在設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據，結合使用現狀，對蒸發式空冷進行了技術改造。

表2 各類型空氣冷卻器優缺點

3.1 水處理改造

由于使用新鮮水，南陽本地水質硬度和堿度都非常高，結垢現象越來越嚴重，換水頻繁。為了解決結垢問題，車間與廠家技術人員交流，根據該廠提供的兩種水質，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、電導率等指標。

表3 表面蒸發式空冷供水水質

3.2 空冷管束改造

空冷管束結垢脫落，下部水盤頻繁清垢難度大。原空冷設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的水放掉才能進行作業，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，使水質變差;且風速風向的改變，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，使飄逸率超設計值0.001%;為解決這一新問題，在每組的兩臺空冷中間加設1 mm不銹鋼隔板，隔板的增設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，可控制避免機組內水藻生成，確保換熱的穩定性，也便于觀察水位。

4 運行效果

通過完善改進設計后，提高了表面蒸發式空冷在酮苯裝置氨冷系統中的適應性。目前，蒸發式空冷器換熱效率高，特別是夏季，冷凍系統的背壓穩定在1.2 MPa左右，降低了壓縮比。在節電節水、設備維護、操作使用等方面表現突出，改造前后裝置運行數據對比詳見表4。

表4 改造前后裝置運行數據對比

5 結論

表面蒸發式空冷在南陽石蠟精細化工廠酮苯裝置的投用，節能降耗效果明顯，工藝穩定，降低了設備檢維修費用，產品質量得到保證，經濟效益顯著，在同類裝置具有良好的應用推廣價值。