表面蒸发式空冷器在气体分馏装置中的应用

李雅珍

摘要：本文主要针对表面蒸发空冷器的实际运行原理、结构特征等进行了阐述，并对其在气体分离装置中的实际应用效果进行了分析。

关键词：表面蒸发式空冷器;气体分馏装置;应用效果

引言

玉门炼化总厂自80万吨/年重油催化裂化裝置建成投产后，原有的7万吨/年气体分馏装置虽经过多次改造，但仍不能满足液态烃加工量提高的需求，因此必须新建一套气分装置，为下游的聚合装置提供充足丙烯原料。新建气分装置地面积为1485m2，生产规模为15万吨/年，DCS系统采用ABB公司控制系统，流程为三塔常规设计：即脱丙烷塔、脱乙烷塔和丙烯塔。所生产的丙烯≥98.5%（mol），做为聚合装置原料;碳四馏分做为MTBE原料;丙烷做为溶剂或液化气。为降低装置能耗，本装置热源全部采用催化热水。但是在后期的生产过程中，经常会在夏季生产过程中出现操作压力高、塔顶温度超温的现象，导致产量受到严重的影响，对炼化厂的经济效益也形成了极大的影响。针对这种现象，本文提出改造措施，并充分利用表面蒸发式空冷器替代了原油的湿空冷器，从而实际整个装置的生产加工能力得到了有效的提升，生产过程中的能耗也得到了有效控制，生产适应能力也进一步增强，在实际生产中具有较高的推广应用价值。

1 表面蒸发式空冷器工作原理及结构特点

1.1 工作原理分析

表面蒸发式空冷器在实际应用中实现了水冷、空冷、传质以及传热的有效融合，是一种效率较高的冷凝冷却设备[1]，其基本工作原理示意图如下图1所示。

首先利用泵将设备下部蓄水池中储存的循环水输送到光管管束上部的喷淋分配器中，喷淋分配器实际上是处于水平放置的位置，循环水再经过分配器喷嘴的作用后才会最终喷淋导致光管的表面上，这样就能让光管管束处于完全的湿润状态，而且还能在其表明形成一层连续的水膜。与此同时，通过风机的作用从设备的下部将空气吸到设备内部，并按照综上而下的顺序通过光管管束。

空冷器在实际的运行过程中主要是通过水膜-空气之间出现的显热传递以及光管管束表面的水膜蒸发来实现传热。由于水在汽化的过程中会产生非常大的潜热，因此光管管束表面的水膜在蒸发的过程中会进一步强化光管管束外表面的传热，这样就能有效提升设备整体的传热效率比，与传统的空冷器以及水冷气相比较，其实际的传热效率比要高很多[2]。

1.2 结构特征

图2所示为表面蒸发式空冷器结构示意图表面蒸发式空冷器整体的结构体现出一下一些特征：

（1）该冷却塔实现了冷却塔与列管式换热器的有效融合，设备本身就存在一套完善的循环水系统，因此也就节省了普通湿空冷器中单独配备的循环水碰缺系统，从而使得设备在实际应用过程中的占地面积也得到了有效的控制;

（2）传热管主要采取的是光管管束方式，从而使得设备在实际应用的过程中一次性投资得到了有效控制。

（3）光管实际的阻力相对较小，而且设备在实际的运行过程中风机实际的符合相对较小。

1.3 传热特点

表面蒸发式空冷器具备以下一些传热特点：

（1）该设备在实际应用过程中通常都是之内入口温度不超过80℃的介质进进行冷凝冷却，经过冷凝冷却后的温度基本上能与环境温度保持一致;

（2）表面蒸发式空冷器在实际的应用过程中能够实现对冷却水潜热以及显热的同时利用，与普通的湿空冷器相比较，其实际的传热效果比要高出30%-40%左右[3]。

2 预期应用效果分析

该炼化企业利用表面蒸发式空冷器新建气体分流装置后。表面蒸发式空冷器在投产使用后，完全能够满足实际的生产工艺需求，而且各项生产指标也完全能够达到实际的设计要求。通过对设备改造前后各项工艺运行参数数据以及企业实际的经济效益指标进行统计分析后发现。与普通的湿空冷器相比较，表面蒸发式空冷器实际的传热系数能够达到2.98倍左右，整体的传热效率非常高。在针对碳四塔顶的冷却系统完成改造升级后，设备整体预期的取热量也有效的提升了46%左右，设备在改造前的实际的回流冷后温度能过达到42℃，预期进过改造后其温度能够下降到了38℃，这样就很好的解决了设备改造前三塔塔顶经常面临的超温问题。与此同时，在充分保证企业产品质量不产生变化的前提下，整个设备的整体加工能力进一步提升了21.34%，此外，在大量的实践应用中发现，要想实现对表面蒸发式空冷器的平稳操作，就必须要充分保证将其冷却水的水量严格的控制在40-80t/h的范围内。

此外，通过对设备改造后相关的经济指标数据进行统计分析后发现，表面蒸发会空冷器在投产使用后，企业每年的操作费用能够下降比较明显，年均下降数额达到了11万元左右。

3 结束语

综上所述，表面蒸发式空冷器在实际中的应用表现出了高效、技能的优点，而且设备本身对各种工业生产环境的适应性也比较好，实际运行过程中不会受到环境因素的巨大影响，在低温介质中能够实现非常广泛的应用，气体分馏装置表面蒸发式空冷器的成功改造设计，为工业生产中新老设备的建设选型以及设备升级改造都能提供极具参考价值的数据支撑。

参考文献：

[1]张富，陈韶范，陈满，张向南，马一鸣，宋俊霞，董旭凯，侯岩.紧凑型板式蒸发空冷器在重整装置中的应用[J].石油化工设备，2016，45（04）：72-75.

[2]刘晋，范红梅，杨巍，余永增.SBF-1缓蚀阻垢剂在重催装置表面蒸发空冷器中的应用[J].石油化工应用，2009，28（02）：107-109+112.

[3]刘晋，杨巍，范红梅，余永增.重油催化裂化装置表面蒸发空冷器的缓蚀阻垢研究与应用[J].石油化工设备，2009，38（05）：73-76.