表面蒸发式空冷器在酮苯脱蜡装置的应用

贾红军

(中国石化南阳石蜡精细化工厂，河南南阳 473132)

南阳石蜡精细化工厂(以下简称精蜡厂)酮苯装置冷冻系统，来自液氨储罐中的液氨进入氨压机过冷，经节流减压后进入氨冷套管吸收原料油、溶剂的热量而蒸发气化，氨蒸发气体经过氨压机变成高压、高温的氨气，再进入空冷降温冷凝成液氨后进入氨储罐中偱环使用。空冷是整个循环过程中将高温氨气降温、冷凝成液氨的关键环节。2011年精蜡厂对酮苯装置进行工艺技术改造，优化酮苯装置冷冻站系统流程，将轻酮装置原干湿联合空冷更换为表面蒸发式空冷器，新采用的蒸发冷凝式空冷换热效率高，冷凝盘管抗腐能力强，大大降低了装置能耗。

1 改造前存在的问题

酮苯装置冷冻系统原有两组干湿联合空冷，为干空冷 E3401A-E、湿空冷 E3402A-E，分别于1997年10月和2003年11月投用。春秋冬季，冷冻系统高压压力为1.0～1.2 MPa，液氨冷凝温度25～32℃运行效果较好，但在夏季7～9月份，环境温度较高，冷量损失大，冷冻系统高压压力已接近安全阀定压，液氨冷凝温度在38～40℃，夏季只能降量处理。由于空冷设备本体的设计缺陷，存在喷淋水喷不到管束内、管束外结垢严重、腐蚀穿孔管线多等缺点，检修频繁达每季二次，水损失较大。另外空冷器密闭效果差，水雾飘散至框架、框架上其它容器，造成设备锈蚀十分严重。

2 选型计算过程

南阳精蜡厂酮苯装置冷冻系统担负着为酮苯装置与蜡成型装置供冷的工艺重任，两装置按夏季最苛刻工况下，需要用氨量18 t/h，根据压缩机的制冷量与功率，计算空冷的热负荷，如表1所示。

表1 空冷热负荷计算表

由计算数据可看出，酮苯脱蜡装置冷冻系统制冷量在5 000 kW以上，是炼油装置里的耗电大户，制冷系统的蒸发温度在-30～-25℃。制冷系统采用氨介质，制冷系统多有不凝性气体产生。这就需要选用节能高效且能解决不凝气问题的空冷。根据国内外空冷的情况，对比各类型空气冷却器优缺点，见表2。

综合设备性能、投资、运营成本、寿命周期等方面，选择2组蒸发冷凝式空冷ATC-1561E。

3 完善改造设计

酮苯装置表面蒸发式空冷自2011年投用后，在满足工艺生产、降低检维修、节能降耗方面凸显了新型节能设备的优越性，但在设计上存在的问题也开始暴露出来。针对问题，精蜡厂收集装置运行数据，结合使用现状，对蒸发式空冷进行了技术改造。

表2 各类型空气冷却器优缺点

3.1 水处理改造

由于使用新鲜水，南阳本地水质硬度和碱度都非常高，结垢现象越来越严重，换水频繁。为了解决结垢问题，车间与厂家技术人员交流，根据该厂提供的两种水质，在水处理方面逐渐摸索，采用2∶8的比例进行供水，即20%除盐水配80%新鲜水。同时每周一、周四两次化验分析空冷供水pH值、碱度、硬度、总铁、电导率等指标。

表3 表面蒸发式空冷供水水质

3.2 空冷管束改造

空冷管束结垢脱落，下部水盘频繁清垢难度大。原空冷设计中每两组空冷相互连接，因每组水盘有连通口，在对一台空冷清垢时，必须将同组的另一台空冷的水盘内的水放掉才能进行作业，既浪费水又影响了同组另一台空冷的降温效果。为了解决相互影响问题，制作并安装了空冷两水盘间通水口堵板。

3.3 空冷水盘水位控制装置改造

空冷水盘水位控制装置不灵敏，出现缺水或溢流。为了解决水位控制装置时不方便观察的问题，将每台水位控制装置旁边的格栅拆除，这样方便了观察，但同时也将大量的灰尘吸入水盘，阳光照到水体，使水质变差;且风速风向的改变，又造成从上方喷射下来的水流改变方向，造成下落的水体串入隔壁水盘或从打开的格栅处飘飞出去，使飘逸率超设计值0.001%;为解决这一新问题，在每组的两台空冷中间加设1 mm不锈钢隔板，隔板的增设彻底解决了两台空冷之间的相互影响问题，两组空冷共计增加隔板19.3 m2;将操作人员习惯拆除的每台水位控制装置旁边的格栅改造成百叶窗，即可起到遮光作用，可控制避免机组内水藻生成，确保换热的稳定性，也便于观察水位。

4 运行效果

通过完善改进设计后，提高了表面蒸发式空冷在酮苯装置氨冷系统中的适应性。目前，蒸发式空冷器换热效率高，特别是夏季，冷冻系统的背压稳定在1.2 MPa左右，降低了压缩比。在节电节水、设备维护、操作使用等方面表现突出，改造前后装置运行数据对比详见表4。

表4 改造前后装置运行数据对比

5 结论

表面蒸发式空冷在南阳石蜡精细化工厂酮苯装置的投用，节能降耗效果明显，工艺稳定，降低了设备检维修费用，产品质量得到保证，经济效益显著，在同类装置具有良好的应用推广价值。