高效甲醇冷凝器的應用

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)水泵及涼水塔風機電耗大；換熱效果差導致放空溫度高、醇耗增加。經(jīng)過對幾種換熱器各方面的比較和計算，選用具有傳熱效率高、抗結垢能力強、耐蝕性好、節(jié)電節(jié)水等性能的高效甲醇冷凝器。
關鍵詞：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)水泵及涼水塔風機電耗大，且在水質(zhì)較差或水處理不好的條件下易結垢，堵塞，并導致?lián)Q熱效率下降從而導致放空溫度高，醇耗增加。因此，我公司在對多種換熱器全方位比較的基礎上，經(jīng)過周密的計算，設計制造了高效甲醇冷凝器。該設備在石家莊金石化肥有限公司甲醇精餾工段試運行，效果良好，達到了設計要求。
1.高效甲醇冷凝器運行原理     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、工作可靠的風機將熱量散發(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 換熱設備的設計選型：
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設計參數(shù)：主塔回流比：2.5  預塔回流比：0.8
⑤運轉設備總裝機容量：28千瓦
2.2 設備管道施工安裝
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，對原有的放空管線進行了改造，并相應增加了氣液相平衡管。
在改造的過程中，我們對冷凝系統(tǒng)進行了工藝計算，對系統(tǒng)的阻力進行了核定，在核定的基礎上，對高效冷凝器的進氣總管，冷凝排管，冷凝回流總管，放空管及相應的平衡管的管徑，流向坡度，均進行了調(diào)整。并對冷卻風機及循環(huán)水泵的工藝參數(shù)進行了確定。
2.3試驗過程
石家莊金石化肥有限責任公司現(xiàn)有兩套精甲醇裝置，單套設計能力為      4萬噸/年精甲醇，采取雙塔精餾工藝，塔結構為浮閥塔，單塔實際最大能力可達2.5萬噸精甲醇，(為了今后的甲醇擴產(chǎn)，本試驗甲醇冷凝器能力有所放大)本次試驗利用其中一套裝置，停用原有的主預塔列管式冷凝器，改用主預塔合一的高效冷凝器，由于試驗時間為初春，為了防止冷凝量過大或冷凝回流不暢產(chǎn)生水擊或氣阻，采用了分步導入的方法進行了試驗，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。
③        從精餾塔向該冷凝器導氣。
④        產(chǎn)生回流后，開啟冷卻風機。
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行全分析。
⑦        以同樣的方法啟用預塔冷凝，并停用預塔原列管式冷凝器。
⑧        進行停水冷僅用風冷試驗，冷凝溫度上長較快，又恢復開啟水泵。
⑨        在小負荷情況下進行全停風僅用水噴淋試驗，試驗結果是負荷下降較多?；謴鸵慌_風機運行。試驗結果表明，停水比停風引起的負荷波動小
⑩        進行負荷彈性試驗，當采出量下降為3.2-3.5方精甲醇時，裝置仍正常運行。產(chǎn)品質(zhì)量不受影響。

2.4試驗數(shù)據(jù)：
主塔回流比：2.4-2.5
   預塔回流比：0.7-0.8
   精醇采出量：4.2-4.4方
主塔冷凝溫度：42℃
   預塔冷凝溫度：42℃
   試驗時環(huán)境溫度：約15℃左右
   試驗時空氣相對濕度：50%
   冷卻風機開啟：一臺（共三臺）
   冷卻風機電流測定：16.5A（不超標）
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
蒸餾時干點:64.8
蒸餾量:98.6ml
高錳酸鉀試驗:平均45min
水份:0.01
游離堿:0.0005
以上為試驗數(shù)據(jù)，在轉入正常運行時，產(chǎn)品質(zhì)量高錳酸鉀試驗已全部超過50min，色度全部為5，達到優(yōu)級品標準。

3.試驗結論：
①該臺高效甲醇冷凝器試驗過程相當順利，主預塔與原列管式冷凝器切換時間均可在一小時內(nèi)完成，由于外部管路改造比較完善，在試驗過程中并未出現(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，該裝置的投運對產(chǎn)品質(zhì)量未產(chǎn)生任何影響，有些指標還優(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，該裝置裝機全部容量僅為28千瓦，從試驗用電量核定，相對于原循環(huán)水泵系統(tǒng)，節(jié)電效果可達50%以上。相對于原循環(huán)水系統(tǒng)的補水，節(jié)水效果也可達50%以上。以此計算，經(jīng)濟效益十分明顯，據(jù)初步計算，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)的水電價核定，僅以上兩項，年節(jié)能降耗效益就達35萬元（未包括列管式冷凝器停車清理及生產(chǎn)減負荷損失費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小時的試驗運轉后，金石化肥有限責任公司已將該裝置轉入正常生產(chǎn)，該裝置自2006,3，6日開始試驗并于3,11日轉入正常生產(chǎn)后，運行一直穩(wěn)定，現(xiàn)已停一臺155KW的循環(huán)水泵，現(xiàn)該套精醇裝置（原設計為年產(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)級品。
⑤高效甲醇冷凝器的應用可以給甲醇精餾裝置的設計及現(xiàn)有裝置的擴產(chǎn)帶來一場革命，在新設計及原有甲醇精餾擴建過程中，可以不再建或擴建循環(huán)水泵房，直接選用高效甲醇冷凝器，由于設備維修工作量小，所以可以將該設備布置于控制室房頂上（對于原有已建廠房，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?，此裝置的應用使甲醇精餾冷凝器又上一個新臺階。