高效甲醇冷凝器的應(yīng)用

摘要：傳統(tǒng)使用的列管式甲醇精餾冷凝器耗水量大、循環(huán)水泵及涼水塔風(fēng)機(jī)電耗大；換熱效果差導(dǎo)致放空溫度高、醇耗增加。經(jīng)過對(duì)幾種換熱器各方面的比較和計(jì)算，選用具有傳熱效率高、抗結(jié)垢能力強(qiáng)、耐蝕性好、節(jié)電節(jié)水等性能的高效甲醇冷凝器。
關(guān)鍵詞：高效甲醇冷凝器，列管式冷凝器，節(jié)能，回流
列管式冷凝器耗水量大，循環(huán)水泵及涼水塔風(fēng)機(jī)電耗大，且在水質(zhì)較差或水處理不好的條件下易結(jié)垢，堵塞，并導(dǎo)致?lián)Q熱效率下降從而導(dǎo)致放空溫度高，醇耗增加。因此，我公司在對(duì)多種換熱器全方位比較的基礎(chǔ)上，經(jīng)過周密的計(jì)算，設(shè)計(jì)制造了高效甲醇冷凝器。該設(shè)備在石家莊金石化肥有限公司甲醇精餾工段試運(yùn)行，效果良好，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
1.高效甲醇冷凝器運(yùn)行原理     TRCL系列高效甲醇冷凝器的工作原理是將需要冷凝的高溫甲醇蒸汽，送入換熱管內(nèi)冷卻，從而使高溫蒸汽冷凝為液體。熱交換的過程是用反復(fù)使用的冷卻水源，不斷地淋濕換熱管表面，使部分冷卻水吸收管內(nèi)被冷凝介質(zhì)的熱量后蒸發(fā)；由性能穩(wěn)定、工作可靠的風(fēng)機(jī)將熱量散發(fā)至大氣。沒有蒸發(fā)的冷卻水通過高效散熱裝置繼續(xù)散熱，冷卻后的水流回集水槽，由循環(huán)水泵再次送至噴淋系統(tǒng)，反復(fù)使用，是一種將水冷與空冷，傳熱與傳質(zhì)過程融為一體，且兼有兩者之長的新型、高效冷凝設(shè)備。
2.在精甲醇系統(tǒng)冷凝中試用高效甲醇冷凝器
2.1 換熱設(shè)備的設(shè)計(jì)選型：
①名稱：TRCL-3.0型高效甲醇冷凝器
②裝置能力：與年產(chǎn)三萬噸甲醇裝置配套
③換熱管類型及材質(zhì)：波紋管     0Cr18Ni9
④設(shè)計(jì)參數(shù)：主塔回流比：2.5  預(yù)塔回流比：0.8
⑤運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備總裝機(jī)容量：28千瓦
2.2 設(shè)備管道施工安裝
該高效冷凝器安裝于金石公司精醇工段循環(huán)水泵房原高位涼水塔位置。并將原有一臺(tái)舊涼水塔拆除，其與回流槽的位差與原列管式冷凝器基本相同，流程的改造除增加回流管線外，對(duì)原有的放空管線進(jìn)行了改造，并相應(yīng)增加了氣液相平衡管。
在改造的過程中，我們對(duì)冷凝系統(tǒng)進(jìn)行了工藝計(jì)算，對(duì)系統(tǒng)的阻力進(jìn)行了核定，在核定的基礎(chǔ)上，對(duì)高效冷凝器的進(jìn)氣總管，冷凝排管，冷凝回流總管，放空管及相應(yīng)的平衡管的管徑，流向坡度，均進(jìn)行了調(diào)整。并對(duì)冷卻風(fēng)機(jī)及循環(huán)水泵的工藝參數(shù)進(jìn)行了確定。
2.3試驗(yàn)過程
石家莊金石化肥有限責(zé)任公司現(xiàn)有兩套精甲醇裝置，單套設(shè)計(jì)能力為      4萬噸/年精甲醇，采取雙塔精餾工藝，塔結(jié)構(gòu)為浮閥塔，單塔實(shí)際最大能力可達(dá)2.5萬噸精甲醇，(為了今后的甲醇擴(kuò)產(chǎn)，本試驗(yàn)甲醇冷凝器能力有所放大)本次試驗(yàn)利用其中一套裝置，停用原有的主預(yù)塔列管式冷凝器，改用主預(yù)塔合一的高效冷凝器，由于試驗(yàn)時(shí)間為初春，為了防止冷凝量過大或冷凝回流不暢產(chǎn)生水擊或氣阻，采用了分步導(dǎo)入的方法進(jìn)行了試驗(yàn)，其步驟如下：
①        高效甲醇冷凝器箱體注水。
②        高效甲醇冷凝器循環(huán)水泵投運(yùn)。
③        從精餾塔向該冷凝器導(dǎo)氣。
④        產(chǎn)生回流后，開啟冷卻風(fēng)機(jī)。
⑤        切斷原列管式冷凝器氣及水源，精餾塔塔頂完全用高效甲醇冷凝器冷凝。
⑥        控制采出量及采出成品進(jìn)行全分析。
⑦        以同樣的方法啟用預(yù)塔冷凝，并停用預(yù)塔原列管式冷凝器。
⑧        進(jìn)行停水冷僅用風(fēng)冷試驗(yàn)，冷凝溫度上長較快，又恢復(fù)開啟水泵。
⑨        在小負(fù)荷情況下進(jìn)行全停風(fēng)僅用水噴淋試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果是負(fù)荷下降較多?；謴?fù)一臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行。試驗(yàn)結(jié)果表明，停水比停風(fēng)引起的負(fù)荷波動(dòng)小
⑩        進(jìn)行負(fù)荷彈性試驗(yàn)，當(dāng)采出量下降為3.2-3.5方精甲醇時(shí)，裝置仍正常運(yùn)行。產(chǎn)品質(zhì)量不受影響。

2.4試驗(yàn)數(shù)據(jù)：
主塔回流比：2.4-2.5
   預(yù)塔回流比：0.7-0.8
   精醇采出量：4.2-4.4方
主塔冷凝溫度：42℃
   預(yù)塔冷凝溫度：42℃
   試驗(yàn)時(shí)環(huán)境溫度：約15℃左右
   試驗(yàn)時(shí)空氣相對(duì)濕度：50%
   冷卻風(fēng)機(jī)開啟：一臺(tái)（共三臺(tái)）
   冷卻風(fēng)機(jī)電流測定：16.5A（不超標(biāo)）
2.5產(chǎn)品質(zhì)量分析：
外觀:無色透明
水溶性:清
色度:5-10
視密度:0.7870
密度:0.7915
蒸餾時(shí)干點(diǎn):64.8
蒸餾量:98.6ml
高錳酸鉀試驗(yàn):平均45min
水份:0.01
游離堿:0.0005
以上為試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)品質(zhì)量高錳酸鉀試驗(yàn)已全部超過50min，色度全部為5，達(dá)到優(yōu)級(jí)品標(biāo)準(zhǔn)。

3.試驗(yàn)結(jié)論：
①該臺(tái)高效甲醇冷凝器試驗(yàn)過程相當(dāng)順利，主預(yù)塔與原列管式冷凝器切換時(shí)間均可在一小時(shí)內(nèi)完成，由于外部管路改造比較完善，在試驗(yàn)過程中并未出現(xiàn)產(chǎn)生氣阻而回流不暢的現(xiàn)象，且操作控制比原有老系統(tǒng)更為簡便。
②從采出的精醇產(chǎn)品質(zhì)量可以看出，該裝置的投運(yùn)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量未產(chǎn)生任何影響，有些指標(biāo)還優(yōu)于使用原有列管式冷凝器器。
③該裝置節(jié)電節(jié)水明顯，從節(jié)電效果看，該裝置裝機(jī)全部容量僅為28千瓦，從試驗(yàn)用電量核定，相對(duì)于原循環(huán)水泵系統(tǒng)，節(jié)電效果可達(dá)50%以上。相對(duì)于原循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)水，節(jié)水效果也可達(dá)50%以上。以此計(jì)算，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，據(jù)初步計(jì)算，年可節(jié)電48萬度，節(jié)水12.8萬噸，以石家莊地區(qū)的化肥行業(yè)的水電價(jià)核定，僅以上兩項(xiàng)，年節(jié)能降耗效益就達(dá)35萬元（未包括列管式冷凝器停車清理及生產(chǎn)減負(fù)荷損失費(fèi)用以及由于放空溫度高引起的甲醇損耗損失）以上。
④該裝置完全適用于甲醇高效冷凝，因此，在經(jīng)過120小時(shí)的試驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)后，金石化肥有限責(zé)任公司已將該裝置轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)，該裝置自2006,3，6日開始試驗(yàn)并于3,11日轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)后，運(yùn)行一直穩(wěn)定，現(xiàn)已停一臺(tái)155KW的循環(huán)水泵，現(xiàn)該套精醇裝置（原設(shè)計(jì)為年產(chǎn)2.5萬噸精醇）每天的采出量為120方左右，產(chǎn)品質(zhì)量全部為優(yōu)級(jí)品。
⑤高效甲醇冷凝器的應(yīng)用可以給甲醇精餾裝置的設(shè)計(jì)及現(xiàn)有裝置的擴(kuò)產(chǎn)帶來一場革命，在新設(shè)計(jì)及原有甲醇精餾擴(kuò)建過程中，可以不再建或擴(kuò)建循環(huán)水泵房，直接選用高效甲醇冷凝器，由于設(shè)備維修工作量小，所以可以將該設(shè)備布置于控制室房頂上（對(duì)于原有已建廠房，需核定廠房是否可以承重），從而可以減少甲醇精餾裝置的占地及工程投資?？傊搜b置的應(yīng)用使甲醇精餾冷凝器又上一個(gè)新臺(tái)階。