常壓精餾塔冷卻器出氣溫度高的原因分析與處理

尚俊法

(陽煤豐喜肥業(yè)〔集團〕股份有限公司 山西運城044100)

常壓精餾塔冷卻器出氣溫度高的原因分析與處理

尚俊法

(陽煤豐喜肥業(yè)〔集團〕股份有限公司 山西運城044100)

1 存在的問題

山西省新絳縣中信焦化廠100kt/a焦爐氣制甲醇裝置的甲醇精餾系統(tǒng)設計采用三塔(預精餾塔、加壓精餾塔、常壓精餾塔)工藝，常壓精餾塔的蒸發(fā)氣經常壓精餾塔冷卻器冷凝后，冷凝液流入回流槽，少量的未凝氣去排氣水冷凝器進一步冷凝，冷凝液也流入回流槽，未冷凝的尾氣再去水封槽，經水洗滌殘存的甲醇后，微量的H2，CO及CO2排放。該甲醇裝置于2014年5月10日投入試生產，甲醇精餾系統(tǒng)負荷達80%時，常壓精餾塔冷卻器的出氣和冷凝液均超溫(60～65℃)，隨著氣溫升高和負荷加滿，溫度會超標。常壓精餾塔冷卻器的冷凝液溫度高，常壓精餾塔的回流液溫度也高，會影響到常壓精餾塔上部溫度高，使負荷上移，出氣中的水分、中沸點組分含量升高。常壓精餾塔冷卻器的出氣溫度超標，又加大了排氣冷凝器負荷，氣體中H2O和甲醇等未完全冷凝而排放，甲醇消耗增大，產品質量也不易控制。

2 原因分析

改造前常壓精餾塔冷卻器結構示意見圖1。常壓精餾塔出來的氣體從冷卻器前端上部的一側徑向進入冷卻器內的管間，碰到筒體后改變方向，折返為軸向流動，碰到折流板Ⅰ后，從缺口處流過，依次經過折流板Ⅱ、折流板Ⅲ;經過2次折流，最后從折流板Ⅲ的缺口流過后，改變方向向上，從筒體頂部的出氣口流出。氣體經過3次折返流動，與冷卻器管內的冷卻水換熱，氣體溫度降低，其中低沸點的水和部分甲醇冷凝為液體，從下部出液管流出后進入回流槽，而未凝氣從上部的出氣口排出。

圖1 改造前常壓精餾塔冷卻器結構示意

首先排除了冷卻水壓力低、溫度高的問題后，懷疑管箱Ⅱ內的石棉橡膠墊片可能內漏，導致部分冷卻水走近路，影響換熱效率，但在不停車的情況下，無法檢查證實。后經認真分析設備結構，發(fā)現常壓精餾塔冷卻器內的3塊折流板的氣流缺口分別位于設備的徑向兩側，因而氣體的流動方向為軸向、左右折流(圖2)。氣體由冷卻器前端的頂部進入殼程管間，經折流板阻擋后徑向折流，與管內的水換熱后，從冷卻器后端的頂部出口去排氣冷凝器。此種結構有悖于臥式水冷凝器的氣體折流一般為上下折流的傳統(tǒng)型式。

圖2 折流板俯視示意

由于進氣口、出氣口都設在冷卻器的頂部，氣體在折返流動時，因上部的阻力小只走上部，而不流經下部，使管程下部形成了換熱滯留區(qū)(圖3)，所以下部的冷卻器基本不起作用，冷卻器的換熱面積僅利用了一半左右，這是冷卻器換熱效率低和出氣、出液溫度高的主要原因。

圖3 換熱滯留區(qū)示意

要改變此種工況，只有將折流板Ⅰ的缺口朝下、折流板Ⅱ的缺口朝上、折流板Ⅲ的缺口朝下，則氣體在殼程內的徑向、左右折流就變?yōu)樯舷抡哿鳎瑥亩上龘Q熱滯留區(qū)，使氣體與換熱管接觸換熱，從而充分利用了換熱器的換熱面積(圖4)。

3 改造措施及效果

圖4 改造后常壓精餾塔冷卻器結構示意

改造措施:①將冷卻器整體逆時針旋轉90°;②將冷卻器的進、出水管口由下進上出改為側進側出，并重新配管;③將冷卻器的進氣、出氣管口和冷凝液出口管口去掉，方位不變;設備筒體旋轉后，重新開孔;④將冷卻器管程、殼程的排污管口去掉;設備筒體旋轉后，重新開孔。

2014年6月中旬停車檢修時實施了上述改造。重新開車后，常壓精餾塔冷卻器的出氣、下液溫度降至40℃左右，達到了預期目的。

2014-08-02)