轻烃回收装置循环水冷却技术

油气田地面工程第２７卷第９期（２００８．９）　６７　轻烃回收装置循环水冷却技术　李铭（中国地质大学（北京）；大庆油田工程有限公司）　张海燕（大庆石油学院）　孙开友（大庆油田天然气分公司）　摘要：轻烃生产需要大量的冷却水，选　择适宜的循环水冷却技术，有益于提高生产　企业相关产品的产量、质量和收率，提高企　业的竞争力和经济效益。任何一种技术用于　工程中时，必须控制好设计、安装、维护等　各个环节，正确掌握技术性能要点，使之能　更好地应用于生产实际。　关键词：轻烃回收；冷却技术；措施　１　提高冷却塔冷却效率的技术措施　冷却塔的作用是将挟带废热的冷却水在塔内与　空气进行热交换后将废热传输给空气并散入到大气　中。冷却塔中水和空气的热交换方式主要有蒸发散　热和接触散热。现有的冷却塔为填料式，其填料易　老化、变形、积垢，出现堵塞现象，影响塔的冷却　效果和寿命。目前在循环水冷却塔方面，国内外研　究应用了一些新技术。　１．１　无填料喷雾式冷却塔［１　无填料喷雾冷却塔是将有填料的液膜冷却方式　变成了分散液滴的冷却方式，采用高效低压离心喷　雾装置代替填料和布水装置。水在较低压力下喷射　成雾状，与轴流风机抽吸的冷风在极大表面下进行　充分的热交换。无填料喷雾冷却塔具有气水比大、　气水接触比表面积大、热交换时问长的特点。　将防堵型高效喷雾装置均匀安装在进风口上　沿，在较低压力下将水喷射成微小雾滴，使空气和　水的微粒均匀接触，增大了气液接触比表面积，冷　却面积提高，并能连续、快速地更新传热传质表　面，迅速将雾化流的潜热带走。水在塔内的流向与　轴流风机抽吸的冷风同向，冷却水与空气接触有顺　流、逆流和悬流三个过程，冷却也有顺流冷却、逆　流冷却和悬流冷却三个过程。合理布置雾化装置，　可延长水在塔内的停留时问，充分保证换热时间。　无填料喷雾冷却塔取消填料和布水器．整塔基　本为一空塔，结构简单，系统阻力低，塔体载荷　小，并且克服了填料塔的冷却元件（填料）的老　化、变形、脆裂和堵塞等现象，增加了系统运行的　可靠性和使用寿命。　１．２溶气冷却法　水体在一定外界压力下能溶入部分空气，这种　被溶入空气的水体进入常压状态下，水体中的空气　就能逐渐释放出来。在释放过程中，水体发生膨　胀，增大水体比表面积；气泡的逸出、聚并和破裂　改变了水体的内部流态，增大气水的紊动性；气泡　在膨胀过程中，对水体吸热；气泡内部热量随气泡　破裂而迅速传递给外界。　在填料冷却塔中，主要靠水在填料表面形成的　水膜向外界散热，少部分靠水滴表面向外界散热。　对于溶气水，当水体撞击时将析出微细气泡，同时　水体中少量较大气泡也将溢出、破裂，强烈冲击水　体，形成较多水滴和微小气泡。随着淋水过程不断　地进行，析出气泡不断聚集、并大、破裂，对水体　的扰动性大，气体附于水膜上，使水膜凹凸不平，　水膜面积扩大，水滴数量增多，增加了气水接触时　间，传热速率增大，提高了冷却效果。　溶气水达到淋水填料底部时，出水并无大量细　微气泡存在，这是因为溶气水经过多次撞击和淋水　扰动，溶入水中的空气能较完全地释放出来。所　以，溶气水冷却出水不会影响生产过程。　２　压缩制冷辅助降温技术　在敞开式循环冷却水系统中，冷却水通过接触　传热和蒸发传热进行散热，二者的比例取决于空气　与冷却水的温差。夏季蒸发传热可占９０％以上，　冬季接触传热可占５０％～７０　。空气干球温度的　提高将会降低冷却水与空气之间的传热温差，从而　使接触传热能力降低，冷却水出口温度升高。　采用制冷辅助降温措施可降低冷却塔的工作温　差，尤其在夏季气温较高时，能使冷却水出口温度　降低到所需要的温度。　２．１压缩制冷原理　压缩式制冷机有活塞式、离心式、螺杆式等冷　水机组。制冷系统由压缩机、冷凝器、节流阀和蒸　发器构成。压缩机将蒸发器内的低压、低温气工质　（氨或氟里昂）吸入压缩机体内，经过压缩机的压　维普资讯 http://www.cqvip.com ６８　油气田地面工程第２７卷第９期（２００８．９）　缩做功，使之成为压力和温度都较高的气体排入冷　凝器。在冷凝器内，高压高温的制冷剂气体被凝结　为液体，高压液体再经节流阀降压后进入蒸发器。　在蒸发器内，低压制冷剂液体汽化，而汽化时必须　的热量，低温沸腾再次形成冷剂蒸气，同时制得低　温冷水。再生发生器内的溴化锂浓溶液经换热器后　进入吸收器，经布液器淋激于吸收器管束上，大量　吸收来自蒸发器的冷剂蒸气将变成稀溶液，同时产　生的热量被管内冷却水吸收。　冷相Ｉ莲气　吸取周围介质（如循环冷却水）的热量，从而使冷　却水降低了温度，这样就得到了低温冷却水。蒸发　器中汽化形成的低压低温气体又被制冷压缩机吸入　并压缩，继续循环。压缩式制冷机组可将冷却水冷　至所需要的温度。　２．２　敞开式冷却与压缩制冷机组联合工艺［ｓ　根据生产丁艺的要求，将生产车间排出的冷却　水首先通过冷却水塔冷却至３Ｏ　Ｃ左右，然后一部　分直接回用于对冷却温度没有特殊要求的工艺环　节。另一部分通过压缩制冷机组进一步冷至２０　Ｃ　左右，回用于要求低温冷却水的丁艺环节。　虽然循环冷却水系统采用压缩制冷机组会额外　引入制冷压缩机的功耗，但制冷机组可改善　艺环　节的冷却条件，有效地降低和控制冷却水的温度，　使冷却水的温度不受季节和天气条件的影响。冷却　塔进ｍ水温差减小，蒸发水量减少，避免了补充新　水和污水排放问题。对于特定的工艺过程，冷却水　温度的降低，既可以减少冷却水的消耗量、输送电　耗及运行费用，又可以减少冷却换热面积及其相应　的设备投资。而制冷机组本身的冷却可以通过适当　提高循环倍率、强化冷却塔中接触传热所占的比　例，使蒸发水量得到有效控制。此外。由于制冷降　温设备的作用。能够保有一定的降温能力储备，可　以为生产调度提供更大的回旋余地。　采用压缩制冷辅助降温技术对原有装置进行改　造时，应尽可能地降低改造投资，可以全部采用原　有的Ｔ艺冷却塔。　３　溴化锂吸收制冷技术　溴化锂沸点为１　２６５　Ｃ。在一般的高温下对溴　化锂水溶液加热时，可以认为仅产生水蒸气。溴化　锂具有极强的吸水性，在水中的溶解度随温度的降　低而降低。溴化锂吸收式制冷机是利用溴化锂作吸　收剂，用水作制冷剂．利用不同温度下溴化锂水溶　液对水蒸气的吸收与释放来实现制冷。这种循环是　利用外来热源实现的。溴化锂吸收式制冷机丁作流　程如图１所示。首先南真空泵将制冷机组抽至高真　空状态．再巾溶液泵将吸收器内的溴化锂稀溶液经　热交换器送入再生发生器，经加热浓缩成浓溶液，　并产生冷剂蒸气。冷剂蒸气在冷凝器中冷凝成冷剂　水，其潜热由冷却水带至机外。然后冷剂水进入蒸　发器，再由冷剂泵将冷剂水送到蒸发器上部喷淋。　在高真空下冷剂水吸收蒸发器管内冷水（循环水）　图１　溴化锂吸收式制冷机组工作原理　制冷循环是溴化锂水溶液在机内由稀变浓再由　浓变稀和冷剂水由液态变汽态再由汽态变液态的循　环过程，两个过程同时进行，周而复始。通过热交　换器的有效工作，减少了发生器加温所需的热量，　同时又减少了使浓溶液降温所需的冷却水负荷，改　善了机组节能指标。　溴化锂水溶液的浓度不宜超过６６　，否则运　行中溶液温度降低时将有溴化锂结晶析　，使循环　不能正常运行。　在外部加热无可利用的生产过程余热和低温蒸　气时，可以采用液化气直接燃烧加热的办法，即使　用直燃型溴化锂吸收式冷水机组（机组由蒸发器、　吸收器、冷却器、再生器、热交换器、溶液泵、冷　剂泵、燃烧器、控制系统和辅助系统等组成），如　大庆油田天然气公司各站在夏季采用直燃液化气方　式比较适合。　４　结语　轻烃生产需要大量的冷却水，选择适宜的循环　水冷却技术，有益于提高生产企业相关产品的产　量、质量和收率。提高企业的竞争力和经济效益。　任何一种技术用于Ｔ程中时，必须控制好设计、安　装、维护等各个环节，正确掌握技术性能要点，使　之能更好地应用于生产实际。　参考文献　１　｛ｉ健力．张晓玲．无填料喷雾冷却塔在循环水系统中的应用　Ｊ］．河北化　，２００７．３０（６）：５８—５９．　［２　赵臻伟．无填料喷雾冷却塔的应ｊＨ［Ｊ］．中闰水运．２００７．７（２）：　３—５Ｉ．　［３］毛运鹏．郭华．喷雾降温技术在造气循环水系统中的应用［Ｊ　．　２００Ｉ．．｛２（４）：５２—５ｔ．　［４］郅玉声．提高冷却塔冷却效率的Ｔ艺研究　Ｊ］．化Ｔ给排水设　计．１９９５．（】）：　一６．　［ｊ］宋新南．酒精厂循环冷却水降温系统的制冷改造［Ｊ　．　业水处　理，２００７．２７（５）：８３　８６．　（栏目主持樊韶华）