狠抓冬季空冷效率,提高轻烃产量

2022-09-12

空冷器设备在石油工业生产中应用相当广泛, 它的结构简单、牢固, 能够适应高压、高温的生产工作环境, 并且具备有使用时间长、运行费用低的优点。在石油工业生产中, 常应用于轻烃类炼化冷却装置中。在石油工业生产轻烃工艺中, 冷却装置的制冷效率至关重要, 对于轻烃物质的产量有着很大的影响。通过提高空冷效率, 从而达到提高轻烃产量是石油工业生产中较为常用的调控手段之一。本文根据空冷器传热的基本理论, 介绍了确定最佳空冷效率的办法。

一、空冷器概述

空冷器主要有风机、管束、百叶窗及构架组成。风机驱动空气流过管束 (管束主要包括侧梁、传热管、横梁、管厢四个部分组成, 管束的基本布置形式可以分立式、斜顶式和卧式三种) 热流体经过管束顶部流入, 从底部流出, 使得空冷器中的气体自下而上的流动进行冷却, 百叶窗主要起到调节进入空冷器的空气流量的作用。空冷器种类繁多, 但按照其冷却方式可以大致分为干式空冷器、湿式空冷器以及干湿联合式空冷器。干式空冷机组优点在于节水, 适用于缺水地区, 湿式空冷器的优点在于能够充分适应气候的变化从而保证流体出口的温度达到工艺要求。干湿联合空冷器则是将两种结合起来的新型工艺, 能够更有效的冷却流体。在轻烃生产过程中, 目前我国主要选择表面整发型空冷式换热器作为制冷装置, 与传统干式和湿式空冷器相比, 它具有传热效率高、冷却效果好、能耗低、可操作性好的优点。

二、影响空冷传热效率的几个因素

在轻烃生产过程中, 制冷效率对于轻烃生产产率有着重要的影响, 浅冷装置的制冷效率出了受到气波机设备的本身制造因素影响, 往往也受到空冷装置出口温度的影响。空冷装置出口温度往往取决于空冷装置的传热效率, 随着气候的变化, 通过调整空冷装置的最佳传热系数, 来控制空冷装置出口温度的合理性, 从而保证轻烃装置的最佳效率, 有利于轻烃提高产量。

空冷器的基本传热理论可以通过以下传热方程表示:

传热系数是控制空冷器传热能力高低的主要参数, 它的数值大小往往与传热的操作条件 (流体流速、温度) 、冷热流体的性质、换热器结构、换热器尺寸等因素的影响。对于已经选定的空冷设备来说, 其换热器结构、尺寸等参数均已确定, 那么传热系数的调整则需要根据对空冷机组的操作条件、操作流程进行调整, 从而达到增大换热系数的目的, 提高空冷效率。

三、空冷效率最佳效率设置过程

可以通过以下几个过程提高空冷换热系数, 找出空冷器最佳效率点。假定某空冷器中有4台风机, 单台风机满负荷运转条件下, 空气流速为12m/s, 管束外直径为30mm。若想要保证轻烃装置正常生产, 塔顶温度需要达到133摄氏度, 空冷汇管温度需要达到30摄氏度, 产气量必须保证20t/h。

1. 确定百叶窗开度对空冷会馆温度的影响

在4台风机全开的条件下, 百叶窗全开, 根据相关公式可以求得, 此时的换热系数。这时的换热系数是最大值, 若百叶窗的开启角度变化, 则必须要乘以修正值。通过热能量守恒定律得到修正值与空冷汇管温度之间的关系, 利用百叶窗开启角度与修正值之间的对应关系, 得到空冷汇管温度与百叶窗开窗角度之间的对应关系, 从而得到百叶窗开度与空冷汇管温度之间的函数图像。经过相关计算得到相关函数图像表示:随着百叶窗开启角度的增大, 空冷汇管的温度随之降低。

2. 确定风机运行台数对空冷汇管温度的影响

保证百叶窗处于全开状态, 逐步启动4台风机。百叶窗全开, 修正值为1, 风机运行台数的变化主要会影响到空气流体的流速。当风机运行的台数增加的时候, 空气流体的流速也会随之增大。换热系数与空气流体流速存在一定的函数关系, 换热系数与空冷汇管温度之间也存在一定的函数关系, 由此可以得出一组关系式, 最终能够得出风机台数与空冷汇管温度之间的函数关系。通过相关计算, 得出的函数关系图表示:风机台数的增加, 会导致空冷汇管温度的降低。

3. 确定空冷最佳效率的运行状态

在同一平面内, 将上述两个函数图像叠加在一起, 两条图像必然会产生一些交叉点, 通过比较这些交叉点的空冷换热温度, 根据其与浅冷装置进口温度之间的差值大小比较, 从而得到最佳效率最佳的运行状态。

结束语

实际上, 影响轻烃产量的因素有很多, 空冷效率对于轻烃产量的影响主要集中在空冷汇管温度的变化上, 如若空冷汇管温度过高, 则会导致浅冷装置中气波机进口的温度高, 从而导致智能效率低, 轻烃的产量也会降低。除此之外, 浅冷装置燃气压缩机排气压的变化、轻烃缓冲罐罐体材质等因素都会一定程度影响到轻烃的产量。对于石油化工生产中提高轻烃产量, 我们还有很长的一条路要走, 这就需要广大石油工作者在工作中不断总结经验, 根据设备产率, 找出最佳的设备运营方法, 才能既保证设备的安全生产, 又保证最优化的产量。

摘要：空冷器是石油、化工、能源等行业中轻烃类炼化装置广泛使用的冷却设备。空冷器的传热效率决定了空冷汇管温度的高低, 而空冷装置运行中, 百叶窗的开启角度、风机运行台数都会造成空冷汇管温度的相应变化, 从而造成浅冷装置的制冷效率, 影响轻烃产量。本文从空冷器的概述入手, 介绍了几个影响空冷传热效率的因素, 并且介绍了确定最佳空冷效率的办法。

关键词：轻烃,空冷,温度,角度