蒸发式空冷器在PVC生产中的应用

刘　敬，宋淑伟（山东东岳化工有限公司，山东淄博255000）



蒸发式空冷器在PVC生产中的应用

刘敬，宋淑伟
（山东东岳化工有限公司，山东淄博255000）

摘要：在对比常用制冷方法循环水冷和空冷后，选择更经济、制冷效率更高的蒸发式空冷器。对工艺运行进行跟踪后，发现蒸发式空冷器在PVC生产中可以大幅降低能耗，是一种能耗低、安全可靠的技改思路。

关键词：PVC单体；循环水冷；空冷；蒸发式空冷器

针对山东东岳化工有限公司乙炔法生产PVC工艺的短板，即气相氯乙烯单体混合物料冷凝成液相物料的过程中存在能耗高、夏季公用工程供冷不足的问题，对现有工艺能耗进行分析、核算，提出方案后进行选型和技改，并在技改后对工艺做出评价。

1　工艺问题

乙炔法生产PVC工艺中，经过高压压缩的粗单体气相物料经过全凝器冷凝成液相后进入水分离器（储槽），再进入后续精馏工段处理；全凝器的不凝气进入中尾冷，经过中尾冷的不凝气大部分冷凝成液相后送入水分离器中，而中尾冷的不凝气进入后续吸收脱吸工艺进行处理。原物料冷却工艺流程简图见图1。

在冷凝工段中，气相物料在冷凝器中的高能耗成为制约生产的关键。在原有旧工艺路线中，经过高压压缩的单体混合物料冷凝效率低、能耗高，夏季高温天气出现冷却水不够用的情况，严重制约了PVC生产。针对此问题，对技改后工艺参数进行了收集与核算。

2　技改

2.1技改路线

考虑用较低的投资费用，最低的操作维护费用，在当前空间较小的条件下实现物料的初步降温，改善当前冷却水不够用的工况，减少排往中尾冷及后续处理工艺的物料。

工业生产中，针对一般冷却水供冷不足的工况，一般考虑采用循环水冷式或空冷式［1］。其中，在空冷冷却器选型中，充分考虑工艺流体0.55 MPa（表压）、初温55℃的特点，要求经冷却后初步降温到35℃左右。一般考虑尺寸小、结构紧凑、运行重量低、换热效率高、工艺流体终温低、投资少、操作费用低、易维护等特点，而蒸发式空冷器正满足这些标准。蒸发式空冷器运行过程中伴随外循环水换热后蒸发而由风机移热的现象使得蒸发式空冷器相对于普通空冷器的换热效率更高，因此，在空冷器选型中选择蒸发式空冷器。在工况相同的条件下，对水冷式与空冷式投入对比；本文涉及的热核算采用Exchanger Designand Rating软件进行核算。在热负荷Q=93.4*104kcal/h；进口温度55℃；出口温度35℃时，水冷式与空冷式投入对比见表1。

图1　原物料冷却工艺流程图

表1　水冷式与空冷式对比

通过对比与项目核算后，选择蒸发式空冷器。蒸发式空冷器（湿式空冷器）［2］是一种将水冷与空冷、传热与传质过程融为一体兼有两者之长的高效节能冷却设备，具有结构紧凑、传热效率高、投资省、操作费用低、安装、维护方便等优点，在化工、炼油、冶金、电力等行业有广阔的应用前景，是空冷技术发展的方向。蒸发式空冷器简图见图2。

2.2技改过程

在旧工艺的2个全凝器前管道进口处增加阀门，改变进料走向，使高温流体进入空冷器。在空冷器安装位置布置时选择生产主体框架顶部，周围无热源、无遮挡物，有利于通风换热，并且位置上靠近全凝器优化了管路布置，使液相物料管程最短，易输送物料。技改后工艺流程图见图3。

3　技改与效益

对旧工艺实际用冷进行核算，并与技改后工艺对比，技改前后工艺冷却水用量核算见表2、技改前后工艺用冷量核算见表3。

图2　蒸发式空冷器简图

图3　技改后工艺流程简图

表2　技改前后工艺冷却水用量

表3　技改前后工艺用冷量

在选用了蒸发式空冷器后，可以降低能耗、减少冷却水用水总量。技改前后投资运行费用核算见表4。

表4　技改前后运行费用

技改后运行总费用节省133.1元/h，节省了原来运行总费用的62%，每年节约电费106.5万元（改造后的用电量包括空冷器水泵及风机电耗）。

通过对冷却后工艺流体的分析与核算发现，采用蒸发式空冷器后，提高了流体处理量192.4 kg/h。

4　总结

针对工艺中存在的能耗高、供冷效率低的问题，通过合理对比、选型，选择蒸发式空冷器。技改提高了工艺运行效率，实现了节能降耗。

在PVC生产中蒸发式空冷器运行的突出优点有：（1）处理工艺流体能力更大，扩大生产后继续技改潜力大且费用低；（2）相对于普通换热器，如管壳式换热器，换热面积均造价更低，换热系数更高；（3）降温循环快，选择合适的安装位置无热风再循环现象；（4）对于特殊工况下如出现露点，紧急停车后迅速维护检修，可以迅速投入生产；（5）蒸发式空冷器尺寸小、易安排合适位置、运行质量小、造价低、换热效率高、运行费用低。缺点：（1）易受环境温度影响，冬季温度低，夏季温度高，工艺运行稳定性稍差；（2）易受气象条件的影响，如雨雪天气对装置的影响；（3）运行中出现水质变差，受当地空气环境的影响，污垢、淤泥等淤积的现象在运行一段时间后比较明显，需定期清理，因此推荐使用纯水。

蒸发式空冷器适用于大流量、高温气相物料的初步降温冷凝；通过一般循环水即可实现降温的工况也可以采用运行费用更经济的蒸发式空冷器。此外，换热效率要求高、用循环水导致设备易结垢的工况也宜采用蒸发式空冷器。

参考文献：

［1］姜学军.湿式空冷器的研制.青岛：中国石油大学，2010.

［2］高城.表明蒸发式空冷器的应用.当代化工，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

中图分类号：TQ051.5

文献标识码：B

文章编号：1009-1785（2016）02-0028-03

收稿日期：2015-10-13