板式表面蒸发空冷器在溶剂油装置扩能改造中的应用

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【摘要】本文介绍了LRKZ型板式表面蒸发空冷器的工作原理及其在乌石化公司炼油厂芳烃车间溶剂油装置扩能改造的应用情况和存在的问题。工业应用结果表明，该设备具有节水效果好、环境污染小，传染效率高、结构紧凑、压降小、体积小、占地小、重量轻、流通面积大等优点，是今后石油化工行业空冷器发展应用的重要方向。

【关键词】6号溶剂油塔 板式表面蒸发空冷器 应用效果

1 概述

众所周知，随着石油化工装置大型化、规模化的发展趋势，针对常规空气冷却能力下降的现实，根据凉水塔的原理，开发出的表面蒸发式空冷器已在炼油、化工、乙烯、天然气、冶金装置中大量推广使用，该种空冷器可使介质温度冷却至高于环境湿球温度5℃左右，既节省占地面积（约为1/2），又节省操作费用（约为67%），一年内即可收回全部投资。随着研究的进一步的深入，代表着国际领先技术水平的板式空冷器研制已经成功，它有着结构紧凑、占地面积小（仅为1/4）、重量轻（仅为1/3）、面积大（单台3×3，可达860 m2）、压降低、投资低（可节省10%）等优点，其在石油化工装置中应用前景将十分广阔。

2 增加板式表面蒸发空冷器原因

乌石化公司炼油厂芳烃车间溶剂油单元，是1994年在进行半再生重整改造时新建的单元，主要生产6#溶剂油和橡胶工业用溶剂油。2002年10月连续重整装置开车后，溶剂油原料改由连续重整供给，溶剂油原料组分发生较大变化：原料中轻质组分含量明显上升，原料中适合作为溶剂油产品的组分不到全部进料的50%，而适于生产橡胶工业用溶剂油的原料仅占原料组成的10%。由此导致2003年溶剂油单元开工运行难度较大，产品合格率较低，产品产量较2002年明显下降。因此2004年乌石化公司炼油厂对芳烃车间溶剂油单元实施适应性扩能改造；为提高6号溶剂油塔T-401顶冷凝系统的冷却效果，结合改造后装置运行规模，对相应的冷凝冷却系统进行核算后，选用了一台甘肃蓝科石化设备有限公司生产的板式表面蒸发空冷器（LRKZ 3800*4.2-780-200/2*200L/2）（图2-1），将原有三台普通空冷器（P9*3-4，3020/129-16RⅡa）进行替换。板式表面蒸发空冷器其结构是由板束、风机、水箱、喷淋除雾、预冷等零部件组成，是一种将板式换热器、水冷与空冷，传热与传质过程融为一体，且兼有两者之长的新型、高效空冷器。

3 板式表面蒸发空冷器的优缺点

3.1 优点

板式表面蒸发空冷器主要特点是将普通表面蒸发空冷器中传热光管用波纹板片替代，板片采用人字型波纹，机械模压成型，板束采用自动氩弧焊接，大大提高了换热面积。利用波纹板片外水膜的蒸发强化板片外传热。其工作过程是利用管道泵将设备下部水箱的冷却水输送到位于水平放置的湿空冷波纹板束上方的喷淋水分配器，由分配器将冷却水向下喷淋到传热板片表面，使传热板片外表面形成连续均匀的薄水膜，同时用风机将湿热空气从设备底部抽出，使空气自下而上流动，横掠水平放置的干空冷板束表面。此时传热板片的板外换热除依靠水膜与气流间的显热传递外，主要是借板束外表面水膜的迅速蒸发吸收大量的热量，强化了板束外传热。由于水具有较高的汽化潜热（水在一个大气压下的汽化潜热为2386.5KJ/ Kg），因此板束外表面水膜的蒸发大大强化了板束外传热，同时人字型波纹板片又具有较大传热表面积，使设备的总体传热效果明显得以提高。

图1？板式表面蒸发空冷器

3.2 缺点

（1）冷水箱管道泵密封使用时间较短，检修时打开发现密封积垢严重，水箱底软化水中所含颗粒杂质较多；新疆地处西北，常年处于风沙扬尘天气，风沙中的颗粒杂质随喷淋水进入水箱，而管道泵未设计入口过滤器，造成杂质进入泵体影响密封使用寿命。

（2）空冷水箱箱体各部连接处的设计不合理，密封性能差，易出现漏风、漏水现象，严重影响了空冷的冷却效果。

4 效果对比

（1）芳烃溶剂油装置为1978年修建的老装置，经过多次改造，现场已无大量空余场地安装新增设备。由于板式表面蒸发空冷器具有结构紧凑、占地面积小、重量轻的特点，为此次改造节省了大量结构框架，配管安装费用，节约了工程成本。

（2）装置改造运行后，T-401顶使用板式空冷后，塔顶冷后温度变化幅度大为减小，为稳定操作，提高产品产量和产品质量提供了有力保障。改造后T-401顶冷后温度变化范围由10℃变为5℃，由此塔顶回流量由4吨左右的变化，变为1吨左右的变化。从而使溶剂油操作更加稳定。

（3）经过改造之后塔顶的组分损失较少，并且6#抽提溶剂油的产量有原来的2吨/小时增加到了3.2吨/小时，比原来增加产量1.2吨/小时。

（4）经过改造之后，原来全年都是开三台空冷，但是改造之后我们全年只开一台空冷，这样全年节省了两台空冷的电297840度。

（5）乌石化公司地理位置处于我国西北部，具有冬夏季温度，湿度变化大，昼夜温差大等特点，而该空冷器具有根据环境温度，湿度的变化调整喷淋水量及风量的特点，在冬季装置停用喷淋系统，同样能达到需要的换热效果。既节约了能耗，又解决了冬季水系统的防冻工作。所以该板式空冷器在运行上相当灵活，方便。

5 结论

一个好的产品必须经过实践的检验，然后进行不断的完善进而工业化、大型化。实践证明该设备具有节水效果好、环境污染小，传染效率高、结构紧凑、压降小、体积小、占地小、重量轻、流通面积大等优点，是今后石油化工行业空冷器发展应用的重要方向。在实际应用中经过了一些改进和完善，为今后石化企业大型板式表面蒸发空冷器的研制与应用提供了有意义的借鉴。

参考文献

[1] 石油化工设备技术.2001，22（5）：1-2、5

[2] 换热器.兰州石油机械研究所，中国石化出版社，1986