表面蒸發式空冷器在氣體分餾裝置中的應用

李雅珍

摘要：本文主要針對表面蒸發空冷器的實際運行原理、結構特征等進行了闡述，并對其在氣體分離裝置中的實際應用效果進行了分析。

關鍵詞：表面蒸發式空冷器;氣體分餾裝置;應用效果

引言

玉門煉化總廠自80萬噸/年重油催化裂化裝置建成投產后，原有的7萬噸/年氣體分餾裝置雖經過多次改造，但仍不能滿足液態烴加工量提高的需求，因此必須新建一套氣分裝置，為下游的聚合裝置提供充足丙烯原料。新建氣分裝置地面積為1485m2，生產規模為15萬噸/年，DCS系統采用ABB公司控制系統，流程為三塔常規設計：即脫丙烷塔、脫乙烷塔和丙烯塔。所生產的丙烯≥98.5%（mol），做為聚合裝置原料;碳四餾分做為MTBE原料;丙烷做為溶劑或液化氣。為降低裝置能耗，本裝置熱源全部采用催化熱水。但是在后期的生產過程中，經常會在夏季生產過程中出現操作壓力高、塔頂溫度超溫的現象，導致產量受到嚴重的影響，對煉化廠的經濟效益也形成了極大的影響。針對這種現象，本文提出改造措施，并充分利用表面蒸發式空冷器替代了原油的濕空冷器，從而實際整個裝置的生產加工能力得到了有效的提升，生產過程中的能耗也得到了有效控制，生產適應能力也進一步增強，在實際生產中具有較高的推廣應用價值。

1 表面蒸發式空冷器工作原理及結構特點

1.1 工作原理分析

表面蒸發式空冷器在實際應用中實現了水冷、空冷、傳質以及傳熱的有效融合，是一種效率較高的冷凝冷卻設備[1]，其基本工作原理示意圖如下圖1所示。

首先利用泵將設備下部蓄水池中儲存的循環水輸送到光管管束上部的噴淋分配器中，噴淋分配器實際上是處于水平放置的位置，循環水再經過分配器噴嘴的作用后才會最終噴淋導致光管的表面上，這樣就能讓光管管束處于完全的濕潤狀態，而且還能在其表明形成一層連續的水膜。與此同時，通過風機的作用從設備的下部將空氣吸到設備內部，并按照綜上而下的順序通過光管管束。

空冷器在實際的運行過程中主要是通過水膜-空氣之間出現的顯熱傳遞以及光管管束表面的水膜蒸發來實現傳熱。由于水在汽化的過程中會產生非常大的潛熱，因此光管管束表面的水膜在蒸發的過程中會進一步強化光管管束外表面的傳熱，這樣就能有效提升設備整體的傳熱效率比，與傳統的空冷器以及水冷氣相比較，其實際的傳熱效率比要高很多[2]。

1.2 結構特征

圖2所示為表面蒸發式空冷器結構示意圖表面蒸發式空冷器整體的結構體現出一下一些特征：

（1）該冷卻塔實現了冷卻塔與列管式換熱器的有效融合，設備本身就存在一套完善的循環水系統，因此也就節省了普通濕空冷器中單獨配備的循環水碰缺系統，從而使得設備在實際應用過程中的占地面積也得到了有效的控制;

（2）傳熱管主要采取的是光管管束方式，從而使得設備在實際應用的過程中一次性投資得到了有效控制。

（3）光管實際的阻力相對較小，而且設備在實際的運行過程中風機實際的符合相對較小。

1.3 傳熱特點

表面蒸發式空冷器具備以下一些傳熱特點：

（1）該設備在實際應用過程中通常都是之內入口溫度不超過80℃的介質進進行冷凝冷卻，經過冷凝冷卻后的溫度基本上能與環境溫度保持一致;

（2）表面蒸發式空冷器在實際的應用過程中能夠實現對冷卻水潛熱以及顯熱的同時利用，與普通的濕空冷器相比較，其實際的傳熱效果比要高出30%-40%左右[3]。

2 預期應用效果分析

該煉化企業利用表面蒸發式空冷器新建氣體分流裝置后。表面蒸發式空冷器在投產使用后，完全能夠滿足實際的生產工藝需求，而且各項生產指標也完全能夠達到實際的設計要求。通過對設備改造前后各項工藝運行參數數據以及企業實際的經濟效益指標進行統計分析后發現。與普通的濕空冷器相比較，表面蒸發式空冷器實際的傳熱系數能夠達到2.98倍左右，整體的傳熱效率非常高。在針對碳四塔頂的冷卻系統完成改造升級后，設備整體預期的取熱量也有效的提升了46%左右，設備在改造前的實際的回流冷后溫度能過達到42℃，預期進過改造后其溫度能夠下降到了38℃，這樣就很好的解決了設備改造前三塔塔頂經常面臨的超溫問題。與此同時，在充分保證企業產品質量不產生變化的前提下，整個設備的整體加工能力進一步提升了21.34%，此外，在大量的實踐應用中發現，要想實現對表面蒸發式空冷器的平穩操作，就必須要充分保證將其冷卻水的水量嚴格的控制在40-80t/h的范圍內。

此外，通過對設備改造后相關的經濟指標數據進行統計分析后發現，表面蒸發會空冷器在投產使用后，企業每年的操作費用能夠下降比較明顯，年均下降數額達到了11萬元左右。

3 結束語

綜上所述，表面蒸發式空冷器在實際中的應用表現出了高效、技能的優點，而且設備本身對各種工業生產環境的適應性也比較好，實際運行過程中不會受到環境因素的巨大影響，在低溫介質中能夠實現非常廣泛的應用，氣體分餾裝置表面蒸發式空冷器的成功改造設計，為工業生產中新老設備的建設選型以及設備升級改造都能提供極具參考價值的數據支撐。

參考文獻：

[1]張富，陳韶范，陳滿，張向南，馬一鳴，宋俊霞，董旭凱，侯巖.緊湊型板式蒸發空冷器在重整裝置中的應用[J].石油化工設備，2016，45（04）：72-75.

[2]劉晉，范紅梅，楊巍，余永增.SBF-1緩蝕阻垢劑在重催裝置表面蒸發空冷器中的應用[J].石油化工應用，2009，28（02）：107-109+112.

[3]劉晉，楊巍，范紅梅，余永增.重油催化裂化裝置表面蒸發空冷器的緩蝕阻垢研究與應用[J].石油化工設備，2009，38（05）：73-76.