蒸發(fā)式空冷器在PVC生產中的應用

劉　敬，宋淑偉（山東東岳化工有限公司，山東淄博255000）

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蒸發(fā)式空冷器在PVC生產中的應用

劉敬，宋淑偉
（山東東岳化工有限公司，山東淄博255000）

摘要：在對比常用制冷方法循環(huán)水冷和空冷后，選擇更經濟、制冷效率更高的蒸發(fā)式空冷器。對工藝運行進行跟蹤后，發(fā)現蒸發(fā)式空冷器在PVC生產中可以大幅降低能耗，是一種能耗低、安全可靠的技改思路。

關鍵詞：PVC單體；循環(huán)水冷；空冷；蒸發(fā)式空冷器

針對山東東岳化工有限公司乙炔法生產PVC工藝的短板，即氣相氯乙烯單體混合物料冷凝成液相物料的過程中存在能耗高、夏季公用工程供冷不足的問題，對現有工藝能耗進行分析、核算，提出方案后進行選型和技改，并在技改后對工藝做出評價。

1　工藝問題

乙炔法生產PVC工藝中，經過高壓壓縮的粗單體氣相物料經過全凝器冷凝成液相后進入水分離器（儲槽），再進入后續(xù)精餾工段處理；全凝器的不凝氣進入中尾冷，經過中尾冷的不凝氣大部分冷凝成液相后送入水分離器中，而中尾冷的不凝氣進入后續(xù)吸收脫吸工藝進行處理。原物料冷卻工藝流程簡圖見圖1。

在冷凝工段中，氣相物料在冷凝器中的高能耗成為制約生產的關鍵。在原有舊工藝路線中，經過高壓壓縮的單體混合物料冷凝效率低、能耗高，夏季高溫天氣出現冷卻水不夠用的情況，嚴重制約了PVC生產。針對此問題，對技改后工藝參數進行了收集與核算。

2　技改

2.1技改路線

考慮用較低的投資費用，最低的操作維護費用，在當前空間較小的條件下實現物料的初步降溫，改善當前冷卻水不夠用的工況，減少排往中尾冷及后續(xù)處理工藝的物料。

工業(yè)生產中，針對一般冷卻水供冷不足的工況，一般考慮采用循環(huán)水冷式或空冷式［1］。其中，在空冷冷卻器選型中，充分考慮工藝流體0.55 MPa（表壓）、初溫55℃的特點，要求經冷卻后初步降溫到35℃左右。一般考慮尺寸小、結構緊湊、運行重量低、換熱效率高、工藝流體終溫低、投資少、操作費用低、易維護等特點，而蒸發(fā)式空冷器正滿足這些標準。蒸發(fā)式空冷器運行過程中伴隨外循環(huán)水換熱后蒸發(fā)而由風機移熱的現象使得蒸發(fā)式空冷器相對于普通空冷器的換熱效率更高，因此，在空冷器選型中選擇蒸發(fā)式空冷器。在工況相同的條件下，對水冷式與空冷式投入對比；本文涉及的熱核算采用Exchanger Designand Rating軟件進行核算。在熱負荷Q=93.4*104kcal/h；進口溫度55℃；出口溫度35℃時，水冷式與空冷式投入對比見表1。

圖1　原物料冷卻工藝流程圖

表1　水冷式與空冷式對比

通過對比與項目核算后，選擇蒸發(fā)式空冷器。蒸發(fā)式空冷器（濕式空冷器）［2］是一種將水冷與空冷、傳熱與傳質過程融為一體兼有兩者之長的高效節(jié)能冷卻設備，具有結構緊湊、傳熱效率高、投資省、操作費用低、安裝、維護方便等優(yōu)點，在化工、煉油、冶金、電力等行業(yè)有廣闊的應用前景，是空冷技術發(fā)展的方向。蒸發(fā)式空冷器簡圖見圖2。

2.2技改過程

在舊工藝的2個全凝器前管道進口處增加閥門，改變進料走向，使高溫流體進入空冷器。在空冷器安裝位置布置時選擇生產主體框架頂部，周圍無熱源、無遮擋物，有利于通風換熱，并且位置上靠近全凝器優(yōu)化了管路布置，使液相物料管程最短，易輸送物料。技改后工藝流程圖見圖3。

3　技改與效益

對舊工藝實際用冷進行核算，并與技改后工藝對比，技改前后工藝冷卻水用量核算見表2、技改前后工藝用冷量核算見表3。

圖2　蒸發(fā)式空冷器簡圖

圖3　技改后工藝流程簡圖

表2　技改前后工藝冷卻水用量

表3　技改前后工藝用冷量

在選用了蒸發(fā)式空冷器后，可以降低能耗、減少冷卻水用水總量。技改前后投資運行費用核算見表4。

表4　技改前后運行費用

技改后運行總費用節(jié)省133.1元/h，節(jié)省了原來運行總費用的62%，每年節(jié)約電費106.5萬元（改造后的用電量包括空冷器水泵及風機電耗）。

通過對冷卻后工藝流體的分析與核算發(fā)現，采用蒸發(fā)式空冷器后，提高了流體處理量192.4 kg/h。

4　總結

針對工藝中存在的能耗高、供冷效率低的問題，通過合理對比、選型，選擇蒸發(fā)式空冷器。技改提高了工藝運行效率，實現了節(jié)能降耗。

在PVC生產中蒸發(fā)式空冷器運行的突出優(yōu)點有：（1）處理工藝流體能力更大，擴大生產后繼續(xù)技改潛力大且費用低；（2）相對于普通換熱器，如管殼式換熱器，換熱面積均造價更低，換熱系數更高；（3）降溫循環(huán)快，選擇合適的安裝位置無熱風再循環(huán)現象；（4）對于特殊工況下如出現露點，緊急停車后迅速維護檢修，可以迅速投入生產；（5）蒸發(fā)式空冷器尺寸小、易安排合適位置、運行質量小、造價低、換熱效率高、運行費用低。缺點：（1）易受環(huán)境溫度影響，冬季溫度低，夏季溫度高，工藝運行穩(wěn)定性稍差；（2）易受氣象條件的影響，如雨雪天氣對裝置的影響；（3）運行中出現水質變差，受當地空氣環(huán)境的影響，污垢、淤泥等淤積的現象在運行一段時間后比較明顯，需定期清理，因此推薦使用純水。

蒸發(fā)式空冷器適用于大流量、高溫氣相物料的初步降溫冷凝；通過一般循環(huán)水即可實現降溫的工況也可以采用運行費用更經濟的蒸發(fā)式空冷器。此外，換熱效率要求高、用循環(huán)水導致設備易結垢的工況也宜采用蒸發(fā)式空冷器。

參考文獻：

［1］姜學軍.濕式空冷器的研制.青島：中國石油大學，2010.

［2］高城.表明蒸發(fā)式空冷器的應用.當代化工，2005，（34）：223-224.

Application of evaporative air cooler in the production of PVC

LIU Jing，SONG Shu-wei
（Shandong Dongyue Chemical Co.，Ltd. Zibo 255000，China）

Abstract：Compare the circulating water cooling to air cooling，chose the evaporative air cooler for its more economic and more efficiency. By tracking the technical innovation，the evaporative air cooler was an technical innovation for its low-energy consumption，secure and reliable.

Key words：PVC monomers；circulating water cooling；air cooling；evaporative air cooler

中圖分類號：TQ051.5

文獻標識碼：B

文章編號：1009-1785（2016）02-0028-03

收稿日期：2015-10-13