芳烃装置回收塔顶空冷器选型*

申凤玉

芳烃装置回收塔顶空冷器选型*

申凤玉

（中国寰球工程公司辽宁分公司，辽宁抚顺113006）

通过对不同型号空冷器的工艺计算及现场使用情况的比较,在有限的占地面积下，合理选用芳烃装置回收塔顶空冷器，以解决空冷器的防冻问题，减少操作空冷器的劳动强度。

芳烃装置；回收塔；塔顶空冷器；选型

2006年随着60万t/a连续重整装置项目的实施，原有的芳烃抽提装置生产能力不足，石油三厂对抽提装置进行了扩能改造。石油三厂芳烃装置采用北京金伟晖工程技术有限公司的SUPER-SAE-Ⅱ芳烃抽提专有工艺技术，改造后，芳烃抽提装置规模可由原设计37.32万t/a提高到42.84万t/a，芳烃总产量可达到32万t/a，年开工按8 000 h计。

石油三厂回收塔顶冷却采用的是湿式立式空冷器。这种空冷器管束为湿式立置管束，物料出口端液流不平衡，顶部液流向下流向集合管，而底端液体向上流向集合管。这种非均匀性造成底端管子液体不流动，因物流中含水，导致冬天管子多次冻裂。为防止空冷器管子冻裂，采取了在空冷器搭建临时档风板、在易发生冻裂的区域甚至盖棉被、加强巡检等措施，但此空冷器仍然存在巨大的安全隐患，并且巡检难度大。管子冻裂将导致芳烃外泄，装置离居民区又近，安全压力太大。在同类装置中没有采用湿式空冷器的，在冬季，因防冻问题只能停止喷水，因此物料冷却温度达不到40℃，目前空冷器出口物料温度在45℃左右，这将导致过多的苯随抽空气被抽走，不仅导致产品损失，而且抽空蒸汽凝结水带大量的苯导致环境污染问题。

1 几种空冷器的比较

1.1 干式水平干空冷器和板式湿空冷器比较

1.1.1 吉化芳烃装置回收塔空冷的情况

吉化芳烃装置回收塔顶空冷器为进口设备，形式为干式普通水平翅片管式空冷（碳钢），在管束与风机之间有加热管（为原设计时有），起防冻作用，但近几年一直没有投用，冬季只是在空冷上盖苫布进行防护，同时由操作工与车间工艺人员按时巡检特护，工艺人员和岗位员工操作强度较大，但基本上可以保证冬季不出现冻凝情况。

空冷（中间台）也曾经出现过冬季冻坏现象。但后来冬季采取覆盖帆布的措施后，解决了防冻问题。另外，该空冷也曾出现偏流现象，通过调整空冷器的前后的风车进行解决，也取得了较为理想的效果。

1.1.2 石油二厂北蒸馏空冷情况

该空冷为220万t/a常减压干式减压减顶空冷，空冷型式为板式湿空冷（6片3组），材质304 L。该空冷2004年11月投用，至今一直在使用没有检修过。冬季防冻要在散热板侧搭两层棉帘，加强检查。该空冷为立式放置，因此空冷中的水受重力向下流得较快不易存水，整个空冷也不易产生冻凝死角。

板式空冷[1]与普通翅片管式空冷相比有占地面积小冷却效率高、能耗低等优点，但是板式空冷与普通翅片管式空冷相比制造结构复杂，可维修性差，一旦出现漏点难以修复，造成装置停工，使用风险较大，相对比较普通翅片管式空冷可维修性好，使用风险相对较小，有利于长周期安全运转。

石油三厂芳烃回收塔空冷的工艺操作条件与吉化的相似，含水量较大，与石油二厂北蒸馏减顶空冷工艺条件有差异，冬季防冻问题非常重要。

通过干式水平空冷器和板式湿空冷器比较后，排除采用板式湿空冷器。

1.2 干式水平空冷器与斜顶式空冷器、立式空冷器性能比较

水平式空冷[1]管束水平放置，如作冷凝器时，为便于凝液排出，管束应有3%或1%的倾斜，其使用范围最广，水平管束可使用长度达10 m以上，传热面积大，管外侧空气分布较均匀，热风循环较小，造价较低，但占地面积较大，在9 m×18 m框架内，可选所需要换热面积的空冷器。

斜顶式空冷器管束按人字形放置，夹角60°左右,常用于冷凝或占地面积受限制的场合，占地面积可比水平式少40%～50%。其缺点是：管束长度有限制，空气流动分布不均匀，受自然风影响较大，易形成热风循环，造价也高。在9 m×18 m框架内布置斜顶式空冷器，满足不了所需换热面积。

立式空冷器管束垂直放置，此种形式只用于小规模装置。其缺点是：空气流动分布不均匀，受自然风影响明显。

在同类装置中没有采用立式空冷器的。

通过以上比较将目前运行中的湿式立式空冷器改为干式水平空冷器。

1.3 热风循环式空气冷却器

当被冷介质在最低设计气温下，易发生凝结或结晶析出时，可采用热风循环式空气冷却器，在我国东北地区应用较多。

热风循环式空气冷却器，是利用自身排出的热空气作为热源，一般不需要外加伴热设施和消耗热源。其操作费用与普通空气冷却器相近。但需要有一套控制系统，根据不同的环境温度，来调节百叶窗的开度及风机的风量。自控水平要较高，结构也较复杂，设备投资较大。

热风循环式空气冷却器类型有热风内循环式空气冷却器、热风外循环式空气冷却器、热风循环湿式空气冷却器这3种。

1.3.1 热风循环式空气冷却器

热风内循环式空气冷却器由2台或多台风机并列。气温较低时，1台风机向上鼓风，另1台风机向下引风，构成热风内部循环。一般用于介质终端温度控制要求不甚精确（±（3～5）℃）的场合。这种形式比较简单，不需增加特殊的结构和投资，但对风机的自动调节机构要求较高。

1.3.2 热风外循环式空气冷却器

热风外循环式空气冷却器需要增设一套自动调节百叶窗和热风外循环通道。用于介质终端温度控制要求较高的（≤3℃）的场合。这种形式结构和操作都比较复杂，占地略大，设备投资也较高。

1.3.3 热风循环湿式空气冷却器

我国自己开发的热风循环湿式空气冷却器它用于夏季冷却温度较低（接近当地夏季最热月干球温度），而冬季又需防凝的场合。如减压塔顶抽空冷凝器。它由上、中、下3组可调式百叶窗、风机、管束和喷水设施组成一个带有外热风循环通道的空气冷却系统。

热风循环湿式空气冷却器，解决了高寒地区空气冷却器过冬问题，可节约大量工业用水，但结构复杂，自控和操作要求都较高，因此设备投资较大。

减压塔顶抽空冷凝器所采用的热风循环湿式空气冷却器操作说明见表1。

表1 热风循环湿式空气冷却器操作说明Table 1 Operation conditions of hot air circulation wet air cooler adopted by the vacuum tower overhead evacuation condenser

根据以上3种热风循环空气冷却器的对比可见，对于回收塔顶冷却器采用热风循环湿式空气冷却器比较理想。但受原有框架尺寸有限，本次改造只能采用热风内循环式空气冷却器。

2 结论

经过以上对比分析，可以得出下面结论：

（1）本改造选用干式水平空冷器即热风内循环式空气冷却器。改造前后工艺参数对照如表2。

表2 空冷器原设计与干式水平空冷器所需工艺参数对照表Table 2 Process parameter comparison required by the original designed air cooler and the dry horizontal air cooler

（2）干式水平空冷器为常规空冷器，其操作简单，使用方便，在石油、化工等行业利得到较广泛的应用。干式水平空冷器受环境温度影响较大，其冷却温度取决于空气干球温度，且要求热流体出口温度与空气进口温度之差大于15℃，在夏天，热流体出口温度不易满足工艺要求，因此空冷器由湿式立置管束改为干式水平管束后，还需增加1台后冷器与原后冷器并联（同时操作），其型号为BES800-2.5-215-6/19-2I。

（3）热风内循环只在冬季运行，不需防冻的其它季节，将百叶窗打开，不采用热风内循环。中国石化出版社，2009.

[1]张德姜.工艺管道安装设计手册：第一篇，设计与计算[M].北京.

Type Selection of Air Cooler for the Recovery Tower of Aromatic Unit

SHEN Feng-yu
（China Huanqiu Contracting and Engineering Corp.Liaoning Branch Company，Liaoning Fushun 113006，China）

By comparison of process calculations and site service situations of different types of air coolers，under the condition of limited covering area，the air cooler type for the recovery tower of aromatic unit was reasonably selected to solve the freezing prevention problem of air cooler and decrease the labor intensity of air cooler operation.

Air cooler；Recovery tower；Air cooler；Type selection

TQ051.6

A

1671-0460（2010）05-0609-03

2010-09-11

申凤玉，女，高级工程师，1990年毕业于大连理工大学无机化工专业，一直从事工艺设计工作。电话：0413-7593706，E-mail：SHFY1@126.COM。