趙清民 孫彥波 孫明 趙賢俊 高志茹 陳光環(huán) 黃澤娟（大慶油田化工集團）

KDON-4500空分水冷空氣系統(tǒng)循環(huán)水工藝優(yōu)化

趙清民 孫彥波 孫明 趙賢俊 高志茹 陳光環(huán) 黃澤娟（大慶油田化工集團）

KDON-4500空分裝置投產(chǎn)以來，由于冬季冷水機組循環(huán)水溫度低于保護設定值19℃，造成多次事故停車，嚴重影響10×104t/a甲醇和其他裝置安全平穩(wěn)運行。將空冷塔下段壓力為0.47MPa、溫度為30～40℃的79t/h循環(huán)水回水引入冷水機組循環(huán)水供水管線，與冷水機組循環(huán)水混，冷水機組循環(huán)水溫度升至22～24℃，保證了冷水機組正常運行；同時實現(xiàn)循環(huán)水的二次利用，節(jié)約了循環(huán)水79m3/h，年節(jié)約循環(huán)水的費用19.5萬元。

化工 循環(huán)水工藝 優(yōu)化 穩(wěn)定 節(jié)水

大慶油田化工集團KDON-4500空分裝置采用水冷空氣、低壓分子篩凈化、增壓透平膨脹、高效規(guī)整填料塔和全精餾制氬工藝，生產(chǎn)氧氣、氮氣和氬氣等三種產(chǎn)品，氧氣供給10×104t/a甲醇裝置純氧燃燒二段轉(zhuǎn)化爐單元，氮氣為工廠氮氣氣源。

KDON-4500空分裝置投產(chǎn)以來，由于水冷空氣系統(tǒng)冷水機組原因出現(xiàn)了多次事故停車，嚴重影響10×104t/a甲醇和其他裝置安全平穩(wěn)運行。

1 水冷空氣系統(tǒng)工藝

KDON-4500空分裝置水冷空氣系統(tǒng)采用一塔兩段冷卻技術(shù)，上段由溴化鋰吸收式G型冷水機組提供的低溫水冷卻，下段由工業(yè)循環(huán)水冷卻，空氣由下而上與冷卻水逆流接觸傳熱，降低空氣溫度。

1.1 主要工藝參數(shù)

水冷空氣系統(tǒng)工藝參數(shù)見表1。

表1 水冷空氣系統(tǒng)主要運行參數(shù)

1.2 工藝流程

水冷空氣系統(tǒng)工藝流程見圖1。

2 冷水機組跳車原因分析

冷水機組為G型溴化鋰吸收式冷水機組，是以低溫蒸汽為再生劑，以溴化鋰溶液為吸收劑；溴化鋰溶液溫度低于19℃，溴化鋰將從溶液中析出結(jié)晶，為防止溴化鋰吸收式G型冷水機組溴化鋰析出結(jié)晶，機組設置了循環(huán)水溫度聯(lián)鎖保護，保護設定值為19℃，循環(huán)水入口的溫度低于19℃時，冷水機組將自動跳車，實施安全保護。

圖1 水冷空氣系統(tǒng)流程

投產(chǎn)以來，溴化鋰吸收式G型冷水機組共出現(xiàn)25次自動跳車現(xiàn)象，跳車原因分類，詳見表2。

表2 冷水機組跳車分類

從冷水機組跳車分類統(tǒng)計表中可以看出，造成冷水機組跳車的主要因素是循環(huán)水溫度低，事故率為87.5%。

通過查閱了近幾年循環(huán)水場冬季供水溫度，發(fā)現(xiàn)在每年1、2、3月和10、11、12月的極端低溫天氣時，循環(huán)水場供水溫度偶爾出現(xiàn)低于19.0℃現(xiàn)象；如果在1月和12月5×104t/a合成氨裝置停車，循環(huán)水場供水溫度低于19.0℃現(xiàn)象的頻次將進一步上升。

通過以上分析，認為影響冷水機組平穩(wěn)運行的主要因素為冬季循環(huán)水溫度低。

3 提高冬季冷水機組循環(huán)水溫度技術(shù)措施

3.1 空冷塔下段和冷水機組循環(huán)水主要參數(shù)

空冷塔下段和冷水機組循環(huán)水主要參數(shù)見表3和表4。

表3 空冷塔下段循環(huán)水主要參數(shù)表

表4 冷水機組循環(huán)水主要參數(shù)表

從表3、表4上可以看出，空冷塔下段循環(huán)水回水壓力為0.47MPa，溫度為30~40℃，壓力高于0.40MPa的冷水機組水循環(huán)水供水壓力，所以鋪設一條管線，在壓差的作用下，可以將空冷塔下段79t/h循環(huán)水引入冷水機組循環(huán)水供水管線，與冷水機組循環(huán)水混，冷水機組循環(huán)水溫度將上升至19℃以上，滿足冰機的正常運行需要。

3.2 技術(shù)措施

根據(jù)熱量公式Q=MCΔt和管道流量公式Q= 3600SV計算，在空冷塔DN125回水管線與冷水機組的DN150循環(huán)冷供水管線之間鋪設一條DN125 50m長管道，增設調(diào)節(jié)閥組，通過閥組調(diào)節(jié)，將空冷塔下段79m3/h循環(huán)水回水引入冷水機組循環(huán)水供水管道，與其循環(huán)水混合，水溫提高到22~ 24℃，可以實現(xiàn)提高冷水機組入口冬季循環(huán)冷卻水的溫度的目的，同時實現(xiàn)循環(huán)水的二次利用，節(jié)約了循環(huán)水79m3/h。技術(shù)改造部分見空冷系統(tǒng)流程圖虛線部分。

4 實施效果

4.1 技術(shù)改造后冷水機組循環(huán)水的溫度

2010年5月技術(shù)改造后，2010年冬季和2011年初冷水機組入口循環(huán)水的溫度提高到22~24℃，防止了溴化鋰具析出結(jié)晶，實現(xiàn)了冷水機組平穩(wěn)運行，冷水機組循環(huán)水溫度情況見表5。

表5 技術(shù)改造后冷水機組循環(huán)水溫度表

4.2 經(jīng)濟效益

技術(shù)改造后每小時節(jié)約循環(huán)冷卻水79m3，每年在此模式下運行6個月，循環(huán)水價格0.57元/m3，年節(jié)約循環(huán)水的費用為19.5萬元。

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.07.011

2012-04-05）

趙清民，1986年畢業(yè)于吉林工學院，2000年畢業(yè)于天津大學（化學工程專業(yè)），碩士研究生，高級工程師，從事技術(shù)開發(fā)工作，E-mail：zhaoqin@cnpc.com.cn，地址：黑龍江省大慶市讓胡路區(qū)大慶油田化工集團技術(shù)開發(fā)研究院，163453。