高效甲醇冷凝器的应用

摘要：传统使用的列管式甲醇精馏冷凝器耗水量大、循环水泵及凉水塔风机电耗大；换热效果差导致放空温度高、醇耗增加。经过对几种换热器各方面的比较和计算，选用具有传热效率高、抗结垢能力强、耐蚀性好、节电节水等性能的高效甲醇冷凝器。
关键词：高效甲醇冷凝器，列管式冷凝器，节能，回流
列管式冷凝器耗水量大，循环水泵及凉水塔风机电耗大，且在水质较差或水处理不好的条件下易结垢，堵塞，并导致换热效率下降从而导致放空温度高，醇耗增加。因此，我公司在对多种换热器全方位比较的基础上，经过周密的计算，设计制造了高效甲醇冷凝器。该设备在石家庄金石化肥有限公司甲醇精馏工段试运行，效果良好，达到了设计要求。
1.高效甲醇冷凝器运行原理     TRCL系列高效甲醇冷凝器的工作原理是将需要冷凝的高温甲醇蒸汽，送入换热管内冷却，从而使高温蒸汽冷凝为液体。热交换的过程是用反复使用的冷却水源，不断地淋湿换热管表面，使部分冷却水吸收管内被冷凝介质的热量后蒸发；由性能稳定、工作可靠的风机将热量散发至大气。没有蒸发的冷却水通过高效散热装置继续散热，冷却后的水流回集水槽，由循环水泵再次送至喷淋系统，反复使用，是一种将水冷与空冷，传热与传质过程融为一体，且兼有两者之长的新型、高效冷凝设备。
2.在精甲醇系统冷凝中试用高效甲醇冷凝器
2.1 换热设备的设计选型：
①名称：TRCL-3.0型高效甲醇冷凝器
②装置能力：与年产三万吨甲醇装置配套
③换热管类型及材质：波纹管     0Cr18Ni9
④设计参数：主塔回流比：2.5  预塔回流比：0.8
⑤运转设备总装机容量：28千瓦
2.2 设备管道施工安装
该高效冷凝器安装于金石公司精醇工段循环水泵房原高位凉水塔位置。并将原有一台旧凉水塔拆除，其与回流槽的位差与原列管式冷凝器基本相同，流程的改造除增加回流管线外，对原有的放空管线进行了改造，并相应增加了气液相平衡管。
在改造的过程中，我们对冷凝系统进行了工艺计算，对系统的阻力进行了核定，在核定的基础上，对高效冷凝器的进气总管，冷凝排管，冷凝回流总管，放空管及相应的平衡管的管径，流向坡度，均进行了调整。并对冷却风机及循环水泵的工艺参数进行了确定。
2.3试验过程
石家庄金石化肥有限责任公司现有两套精甲醇装置，单套设计能力为      4万吨/年精甲醇，采取双塔精馏工艺，塔结构为浮阀塔，单塔实际最大能力可达2.5万吨精甲醇，(为了今后的甲醇扩产，本试验甲醇冷凝器能力有所放大)本次试验利用其中一套装置，停用原有的主预塔列管式冷凝器，改用主预塔合一的高效冷凝器，由于试验时间为初春，为了防止冷凝量过大或冷凝回流不畅产生水击或气阻，采用了分步导入的方法进行了试验，其步骤如下：
①        高效甲醇冷凝器箱体注水。
②        高效甲醇冷凝器循环水泵投运。
③        从精馏塔向该冷凝器导气。
④        产生回流后，开启冷却风机。
⑤        切断原列管式冷凝器气及水源，精馏塔塔顶完全用高效甲醇冷凝器冷凝。
⑥        控制采出量及采出成品进行全分析。
⑦        以同样的方法启用预塔冷凝，并停用预塔原列管式冷凝器。
⑧        进行停水冷仅用风冷试验，冷凝温度上长较快，又恢复开启水泵。
⑨        在小负荷情况下进行全停风仅用水喷淋试验，试验结果是负荷下降较多。恢复一台风机运行。试验结果表明，停水比停风引起的负荷波动小
⑩        进行负荷弹性试验，当采出量下降为3.2-3.5方精甲醇时，装置仍正常运行。产品质量不受影响。

2.4试验数据：
主塔回流比：2.4-2.5
   预塔回流比：0.7-0.8
   精醇采出量：4.2-4.4方
主塔冷凝温度：42℃
   预塔冷凝温度：42℃
   试验时环境温度：约15℃左右
   试验时空气相对湿度：50%
   冷却风机开启：一台（共三台）
   冷却风机电流测定：16.5A（不超标）
2.5产品质量分析：
外观:无色透明
水溶性:清
色度:5-10
视密度:0.7870
密度:0.7915
蒸馏时干点:64.8
蒸馏量:98.6ml
高锰酸钾试验:平均45min
水份:0.01
游离碱:0.0005
以上为试验数据，在转入正常运行时，产品质量高锰酸钾试验已全部超过50min，色度全部为5，达到优级品标准。

3.试验结论：
①该台高效甲醇冷凝器试验过程相当顺利，主预塔与原列管式冷凝器切换时间均可在一小时内完成，由于外部管路改造比较完善，在试验过程中并未出现产生气阻而回流不畅的现象，且操作控制比原有老系统更为简便。
②从采出的精醇产品质量可以看出，该装置的投运对产品质量未产生任何影响，有些指标还优于使用原有列管式冷凝器器。
③该装置节电节水明显，从节电效果看，该装置装机全部容量仅为28千瓦，从试验用电量核定，相对于原循环水泵系统，节电效果可达50%以上。相对于原循环水系统的补水，节水效果也可达50%以上。以此计算，经济效益十分明显，据初步计算，年可节电48万度，节水12.8万吨，以石家庄地区的化肥行业的水电价核定，仅以上两项，年节能降耗效益就达35万元（未包括列管式冷凝器停车清理及生产减负荷损失费用以及由于放空温度高引起的甲醇损耗损失）以上。
④该装置完全适用于甲醇高效冷凝，因此，在经过120小时的试验运转后，金石化肥有限责任公司已将该装置转入正常生产，该装置自2006,3，6日开始试验并于3,11日转入正常生产后，运行一直稳定，现已停一台155KW的循环水泵，现该套精醇装置（原设计为年产2.5万吨精醇）每天的采出量为120方左右，产品质量全部为优级品。
⑤高效甲醇冷凝器的应用可以给甲醇精馏装置的设计及现有装置的扩产带来一场革命，在新设计及原有甲醇精馏扩建过程中，可以不再建或扩建循环水泵房，直接选用高效甲醇冷凝器，由于设备维修工作量小，所以可以将该设备布置于控制室房顶上（对于原有已建厂房，需核定厂房是否可以承重），从而可以减少甲醇精馏装置的占地及工程投资。总之，此装置的应用使甲醇精馏冷凝器又上一个新台阶。