淺論焦油加工換熱系統改造

魏章恩+郝學民+邱洪森+沈潔+解玉麗+王黎黎

摘 要：換熱器是一種在不同溫度的兩種或兩種以上流體間實現物料間熱量傳遞的節能設備，可使熱量由溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，從而使流體溫度達到規定指標、滿足工藝條件的需求，同時，也是提高能源利用率的主要設備之一。換熱器是化工生產的主要設備，占有非常重要的地位，可作為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發器和再沸器等形式使用，應用非常廣泛。

關鍵詞：換熱器；焦油加工；換熱系統；閥門

中圖分類號：TQ520.6 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.15.124

文章編號：2095-6835（2015）15-0124-01

換熱器是化工生產的主要設備，應用廣泛，但因焦油加工車間很多油品的采出溫度很高，換熱器的循環水管內易結垢，進而導致回流液和產品溫度較高，難以冷卻，這不利于生產操作的穩定和環保要求。因頻繁結垢，常需對冷卻器進行不定期的除垢清理，疏通后才能繼續使用。以往，每6～10個月清理1次，清理除垢工作費時、費力，還影響生產的正常運行，結垢嚴重時，還需請專業的除垢人員進行酸洗，每臺每次酸洗費用需數萬元，造成了一定的經濟負擔。因此，必須想法解決這一問題。

1 原因分析

根據焦油加工系統近幾次換熱器除垢情況，通過對比、分析發現，越高溫的油品的換熱設備越容易結垢、越在高處安裝的換熱器結垢越嚴重。三混萘油換熱器安裝在焦油蒸餾工序框架的3層，基本每半年清理除垢1次；雖然框架較低層的換熱器結垢不是很嚴重，但常被循環水中夾帶的雜物造成堵塞的情況。針對這些主要影響因素，需采取相應的控制措施或進行改造，以滿足生產需要，延長高溫油品換熱器的結垢周期。同時，應對低溫油品的換熱器循環水管道進行預處理，減少循環水中進入換熱器進、出口閥門的雜物，延長其使用年限，從而使換熱器真正起到預期的換熱效果。

2 相關改造

根據換熱器換熱原理，并結合焦油加工系統的生產實際，對影響換熱器工作的2個主要因素進行了認真的研究、討論，以期為消除或延緩結垢問題找到辦法。

對焦油加工所用的循環水進行了溫度與結垢關系試驗，數據如圖1所示。

圖1 換熱器循環水溫度與結垢的關系圖

由圖1可看出，換熱器所用循環水結垢的厚度會隨溫度的升高而增長，尤其在45 ℃以上時，結垢程度加重。應將部分油品冷卻后的溫度控制在45 ℃以下，但工藝要求三混萘油冷卻后的溫度在80～

90 ℃，因此，三混萘油冷卻器需改型為汽化器。由于汽化器由水蒸氣冷凝液作熱量傳遞的中間介質，所以，可滿足其冷卻后溫度控制在80～90 ℃的要求。輕油、酚油冷卻后的溫度可控制在45 ℃以下，可在其冷卻器前加裝過濾器，以減少循環水中雜物的帶入。因此，對高溫和低溫油品的換熱器采取了以下不同的改造方案。

2.1 將高溫油品的冷卻器改型為汽化器

以三混萘油為例，其原先的換熱設備為冷卻器，因工序生產的需要，三混萘油冷卻后的溫度應控制在80～90 ℃，冷卻水的退水溫度常在50～60 ℃。據統計，安陽地區的冷卻水溫度在50 ℃左右時會迅速加劇結垢程度，因此，原先采取每半年清理1次除垢的方式。為了解決這一問題，借鑒了工業萘工序汽化器的冷卻原理，其由上、下兩部分組成，下部列管間進入工業萘油氣，冷凝并冷卻至100～105 ℃的液體工業萘從底部排出；下部列管中的冷凝水被工業萘油氣加熱變為水蒸氣。水蒸氣由外部導管上升至汽化器上部，在上部列管間被列管內的冷卻水冷卻為冷凝水，經外部另一根導管自動流入汽化器下部。在此情況下，冷凝水在下部被加熱汽化、在上部冷凝冷卻，構成了冷凝水與水蒸氣的閉路循環。因其使用的是冷凝水，所以，基本消除了結垢問題。

2.2 在低溫油品的冷卻器前加裝過濾器

鑒于焦化廠循環水的質量較差，循環水中時常帶入冷卻塔填料破碎后的塑料片等雜物，常堵塞循環水管道狹窄處，導致油品難以冷卻，嚴重時甚至會發生跑冒油的事故，嚴重影響了正常的生產秩序。因此，在焦油加工系統3個工序的循環水總管和部分低溫油品的冷卻器前加裝了過濾器，內裝濾網可對循環水進行初步過濾，通過過濾器上的DN100 mm閥門，可定期沖洗雜物，以保證焦油加工系統循環水的正常供應、換熱器的冷卻效果和油品的工藝冷卻要求。改造后效果良好。

3 結束語

改造后，三混萘油的冷卻器改型為汽化器，其冷卻系統使用軟水和補充蒸汽，從根本上消除了結垢問題。在焦油加工系統3個工序的循環水上水總管道和部分換熱器前加裝了過濾器，可定期清理、沖洗，排出循環水中夾帶的大部分雜物，降低了雜物被帶入換熱器的概率，保障了各換熱器的正常使用效果，延長了換熱器的使用周期，大大減少了除垢費用。同時，也使生產更為穩定，各油品均可冷卻到滿足工藝指標的溫度，收到了良好的效果。

〔編輯：張思楠〕