南山终端液化石油气空冷器改造.pdf

第 4 4卷第 5 期 2 0 1 5年 9月 石油化工设备 PE TR0一 CHEMI CAL EQUI PMENT Vo1 ． 44 No ．5 Se pt ． 2O 15 文 章 编 号 1 0 0 0 7 4 6 6 2 0 1 5 0 5 0 0 9 5 0 4 南 山终端液化石油气空冷器改造 陶 亮 ，李法 中，雷亚飞 中海石油 中国 有 限公 司 崖城作业 公司 ，广东 深圳 5 1 8 0 6 7 摘要 针对南山终端液化石油气空冷器在每年 3 ～1 2月的 日常生产 中单 台不能满足冷却要求的情 况 ， 为其加 装 淡水 雾化喷 淋装 置 ， 利用 水从 液 态转 化 成 气 态吸 收 热量 的 原理 ， 提 高空 冷 器 的冷 却 效 果。通过加装淡水雾化喷淋装置 ， 提 高了该空冷器的冷却效果 ， 满足 了生产要求。 关 键 词 空冷器 ； 液化石油气 ； 雾化喷淋；改造 中图分类 号 T Q0 5 1 ． 5 0 1 ；TE 9 6 5 文献 标 志码 B d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 0 7 4 6 6 ． 2 0 1 5 ． 0 5 ． 0 2 2 Na ns h a n Te r m i n a l Li qu e f i e d P e t r o l e u m Ga s Ai r Co o l e r Re f o r m TAO Li a n g，LI Fa ’ z ho ng，LEI Ya - f e i CNOOC Ch i na Li m i t e d Ya c he n g Ope r a t i n g Co m p a ny，Sh e nz he n 5 1 8 0 67，Chi n a Ab s t r a c t F o r Na n s h a n t e r mi n a l l i q u e f i e d p e t r o l e u m g a s a i r c o o l e r ，f r o m M a r c h t o De c e mb e r i n a y e a r ，i t s s i n gl e u ni t d a i l y pr o du c t i on c a n no t me e t t h e c o o l i ng r e qu i r e me nt s，f o r t he i n s t a l l a t i o n o f wa t e r s pr a y d e v i c e，us i n g t h e p r i nc i pl e t ha t t u r n wa t e r f r o m t h e l i q ui d i nt o g a s t o a bs or b he a t， t he c oo l i n g e f f e c t o f t h e a i r c oo l e r i s i m p r o v e d ． The c oo l i n g e f f e c t of t he a i r c o ol e r c a n m e e t t he r e qu i r e me n t s o f pr o duc t i on b y a d di n g f r e s h wa t e r s p r a y de v i c e ． Ke y wo r d s a i r c o o l e r ；l i q u e f i e d p e t r o l e u m g a s ；a t o mi z a t i o n s p r a y ；r e f o r m 中海石 油 中 国 有 限公 司崖城 作业公 司南 山终 端 液化 石油 气空 冷 器 位 于脱 丁烷 塔 塔 顶 气 相 出 口， 用来冷却从脱丁烷塔分馏 出来 的液化石油气， 冷却 后 液化 石 油气 由气相 变 为液相 流到 液化 石油 气 回流 冷 却罐 。该 液化 石 油气 空 冷 器 共 2台 ， 其 中 1台备 用 。由于南 山终端 地处海南 三亚 市， 在每年 3 ～1 2 月， 白天太 阳照射强烈， 环境温度较高 ， 导致空冷器 冷却效率降低 ， 1台空冷器运转时达不到冷却效果 ， 空冷器 出口温度 比要求温度高 ， 直接影 响液化石油 气 工艺 参 数 的控 制 。 空冷 器 出 口温 度 过 高 ， 使 液化 石 油 气 的冷 却 效 果不佳 ， 导致液化石油气 回流罐压力升高， 从而影响 脱 丁烷 塔塔 顶 压力 。此 外 ， 液 化 石 油气 回流 罐 温 度 高， 会导致脱丁烷塔塔顶的回流冷却效果降低 ， 如果 加 大 回流量 ， 又 会增 加脱 丁烷 塔加 热炉 的负荷 ， 对 脱 丁烷塔塔顶温度控制产生很大影响。 脱 丁 烷塔 塔 顶 的 温度 、 压 力 是 控制 液 化 石 油气 处理流程的关键参数， 直接决定液化石油气的产量 与质量 。因此， 为 了满足生产要求， 在每年 3 ～1 2月 不 得 不 同 时 运 转 2台 空 冷 器 。 2台空 冷 器 同时 运 转 ， 没有 备用 设备 ， 增 加 了液化 石油气 处理 系统 安全 稳 定运 行 的隐患 。 为解决上述 问题 ， 对原空冷器进行加装水雾化 喷淋装置的改造口 ] ， 以提高冷却效果 ， 使得投用 1 台空冷器就能满足液化石油气工艺参数精确控制的 要 求 。 1 水雾喷淋 系统选择安装 水 蒸 发 吸 热 是 自然 界 的一 种 很 普 遍 的物 理 现 象 ， 影响水蒸发吸热的要素有 水本身温度越 高， 水 蒸 发汽 化 的速度 就 越 快 ； 水 分 子 与空 气 接 触 的表 面 积越大 ， 液态水蒸发汽化的速度就越快 ； 空气流动的 收稿 日期 2 0 1 5 - 0 3 2 6 作者简介 陶亮 1 9 8 4 一 ， 男 ， 重庆人 ， 工程 师 ， 从事油气生产管理工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油化工设备 2 0 1 5年第 4 4卷 速度 越快 ， 液 态水蒸 发 汽化 的速 度就 越快 。 根据影响水蒸发吸热的 3个要素 ， 将空冷器采 用的雾化喷淋装置的喷淋头安装在冷却风扇和散热 管 线之 间 图 1 。 图 1 空 冷 器 加 装 雾 化 喷 淋 装 置不 图 喷淋头 均匀 分 布在 风 扇 上方 ， 风扇 加 速 散热 管 线周 围空气的流动 ， 雾化后的水雾在风扇作用下均 匀 分布 到散热 管线 的散 热 片上 ， 由 于散 热 片 的温 度 高 于 4 0℃， 雾 化后 的小 水 滴加 热 后 将 迅速 汽 化 ， 带 走大量的热量 ， 降低散热片的温度 ， 进而提高空冷器 的冷却效 果 。 2 水 雾喷淋 系统测试 根据南 山终端实际情况， 订购 了一套简易水雾 喷淋 系统并选 用 I台空 冷器进 行 临时测试 。水 雾喷 淋系统选用 喷嘴孔径 为 0 ． 5 mm，供水压力 3 l O ～ 1 3 7 9 k P a 条件 下 ， 单 个喷 嘴喷水 量 2 ． 4 ～7 I ／h 。 在 冷 却 风扇和 散热管 线之 间加装 2 O 个 喷 嘴 ， 喷嘴 均匀 分 布在 风扇 上方 大约 2 0 c m 处 。 测试 分 两 种 工况 进 行 ， 工况 i为 关 闭雾 化 喷淋 装置 ， 稳定凝析油处理量， 各工艺参数保持不变 ， 记 录各工艺 参数 。工 况 2为 打开 雾 化 喷淋 装 置 ， 保 持 相 同的凝 析 油处理 量 ， 再 记 录各工艺 参数 ， 液化 石油 气 冷却器 水雾 喷淋 系统关 闭及 打开 时 的测 试记 录分 别 见表 1 和 表 2 。 表 I 液化石油气冷却器水雾喷淋 系统关闭时测试记 录 由表 I和表 2可 以看 出 ， 在 空冷 器 其 它 参数 基 本一致的情况下 ， 增加水雾喷淋系统后 ， 空冷器冷却 效果有 明显改善 ， 空冷器 出口温度 由 4 1 ． 5。 C降到 3 4 ． 5。C， 平均下降 7℃， 冷却效果显著 。 水 雾 喷淋系 统关 闭单 台空冷 器运行 时环 境温 度 与空 冷 器 出 口温 度 的 变化 曲线 见 图 2 ， 水 雾 喷 淋 系 统打 开单 台空冷 器运 行时 环境温 度 与空冷 器 出 口温 度变化 曲线见图 3 。 赠 图 2水雾喷淋系统关 闭时单台空冷器运行 的环境 温度与空冷器出 口温度变化曲线 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5 期 陶亮 ， 等 南 山终端 液化 石油气空冷器改造 时间， h 图 3 水雾喷淋系统打开时单 台空冷器运行 的环境 温度与空冷器 出口温 度变化 曲线 根据图 2可知， 在没有打开水雾喷淋系统情况 下 ， 空冷器出 口温度较 高， 并且 随着环 境温度 的升 高 ， 空冷器冷却效果有所降低 ， 出口温度 随之升高 ， 最 高温 度 4 3℃ ， 全 天 平均 温 度 4 1 ． 5℃ 。此 时环境 温度 平 均值 3 2 ． 5℃ 。 根据图 3可知 ， 在打开水雾喷淋系统的情况下 ， 空 冷器 出 口温度 随 环境 温 度 变 化 影 响 不 明显 ， 最 高 3 5 ． 3℃， 全天平均温度为 3 4 ． 5℃， 此时环境 温度平 均 值为 3 2 ． 5℃。 根 据 上 述数 据 分 析 可知 ， 在 环 境 温 度基 本 相 同 的情况 下 ， 打开水 雾 喷 淋 系 统 空 冷器 出 口温 度 平 均 下降 7℃ ， 而空 冷器 出 口最 佳 温度 为3 5。 C左 右 。这 说 明在 有水 雾 喷淋 的条 件 下 ， 单 台 空冷 器 完 全 可 以 满足最佳工艺参数控制要求， 保证液化石油气产量 与质 量 。 3 应 用 效 果 对原空冷器进行加装水 雾化喷淋 装置 的改造 后 ， 实现了空冷器一用一备， 减少了设备维修频率 ， 保证了设施运转的完整性。 南 山终端 液化 石油 气空 冷器 的每 台风 机功 率为 1 5 k W ， 单 台 风机 每 小 时耗 电量 1 5 k W h ， 每天 耗 电 3 6 0 k W h 。海南三亚每年 3 ～1 2月份温度都较 高 ， 按 1 0个 月计 算 ， 每年 节约 工业 用 电大约 1 0 8 0 0 0 k W h左 右 。南 山 淡 水 的供 给 压 力 为 4 1 3 k P a左 右 ， 因此 单个 喷嘴 喷 水量 约 为 3 L ／ h ，共 安 装 2 O个 喷嘴， 每天消耗水量为 1 4 4 0 L， 每年 1 0个月消耗水 4 3 2 m。 。按 电价 1 ． 0元／ k W h 、 水 价 约 2元 ／ m。 计算 ， 每 年可 以节 省人 民 币 1 0 7 1 3 6元 。 4 结语 对南 山终端液化石油气空冷器进行加装水雾化 喷淋装置 的改造大幅增加了单位面积风冷散热器的 冷却换热能力 ， 提高了冷却效果 ， 这使得在大幅减少 原 空冷 器面 积 的条件 下实 现原 有 的冷 却换 热效 果成 为 可能 。 其次， 在 中海石油 中国 有 限公 司崖城作业公 司南 山终端 ， 除 了液 化石 油气 空冷 器外 ， 还有凝 析 油 空冷器也面临同样的情况 。笔者认为 ， 可将此次改 造 的成 功 经验应 用 于 凝 析 油 空冷 器 的改 造 ， 以改 变 目前凝 析 油空冷 器 2台同 时 在线 运 转 的情 况 ， 解 决 凝 析 油处 理量太 大 时空 冷器 出 口温 度偏 高给 生产 带 来 的影响 。 参考文献 [ 1 ] 范 志强 ，陈海平 ， 张学镭． 直接空冷系统 中喷雾冷却技 术 的应用 [ J ] ．东北 电力 技术 ， 2 0 0 9 5 1 9 - 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1 3 ． YUAN Ke f e ng，M A Hong f a，W ANG Don g y an g， e t a 1 ． Di r e c t Ai r Co ol i n g Sy s t e m Sp r a y Humi d i f i c a t i on D e v i c e J ] ．P i p e l i n e Te c h n o l o g y a n d E q u i p me n t ， 2 0 1 3 2 1 1 1 3 ． [ 6 3 管鹏 ， 周永 军． 水 喷 嘴一 气 、 水雾 化 喷嘴 性能 测 试技 术 E J ] ． 机械工人冷加工 ，2 0 0 4 3 4 9 5 0 ． GUAN P e n g 。Z H0U Yo n g j u n ．Ex p e r i me n t a l I n v e s t i g a t i o n o f S p r a y Ch a r a c t e r i s t i c s o f Di f f e r e n t No z z l e s [ J ] ． Me c h a n i c a l Wo r k e r C o l d Wo r k i n g ，2 0 0 4 3 4 9 5 0． [ 7 ] 马庆 中， 张龙英 ， 于天群 ， 等． 直接 空冷全 吸收喷雾冷却 系统 的优化技术研 究[ C ] ／ ／ 全 国第 四届 空冷专业 技术 交流研讨会论文集 ． 银川 2 0 0 9 ， 7 8 8 4 ． MA Qi n g z h o n g， Z HANG Lo n g y i n g， YU Ti a n - q u n， e t a 1 ． Re s e a r c h on Op t i mi z a t i o n Te c hn ol o gy of Di r e c t Ai r C o o l i n g S y s t e m o f t h e W h o l e Ab s o r p t i o n S p r a y 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 9 8 石油化工设备 2 0 1 5年第 4 4卷 C o o l i n g S y s t e m[ c] ／ ／P r o c e e d i n g s o f t h e F o u r t h Na t i o na l Sy mpo s i um o n Ai r Co ol i n g Te c h no l o gy ． Yi n c h u a n 2 0 0 9 ， 7 8 8 4 ． [ 8 ] 谭敏 ．气一 水雾 化 喷嘴 特 性实 验 研究 [ J ] ． 硅 谷 ， 2 0 0 9 2 4 1 2 2 1 2 5 ． TAN M i n ． Ex pe r i me nt a l Re s e a r c h o n Cha r a c t e r i s t i c s o f G a s wa t e r S p r a y N o z z l e [ J ] ．S i l i c o n Va l l e y ， 2 0 0 9 24 12 2 1 2 5． [ 9 ] 刘 阳 ， 王松 岭 ， 赵文升 ， 等．直接空 冷机组增 湿系统 中 压力式雾化喷嘴 的特性研究[ J ] ． 发电设备 ， 2 0 0 8 4 28 5 2 87 ． LI U Ya n g ， W ANG S o n g l i n g ， Z HA0 W e n - 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2 40 ． 杜 编 欢迎订 阅 2 0 1 6年度 石油化工设备 期刊 石油化工设备 期刊系经国家科委和新闻出版署共同审核批准 ， 中国石油和石油化工设备工 业协会与兰州石油机械研究所合办的全 国性期刊 ， 面向全国石油化工、 炼油、 化工、 化肥行业以及相 邻的制药 、 轻工 、 动力 、 机械等诸领域的工程技术人员 、 大专 院校师生 、 经营管理人员和技术领导干 部。开设有标准化、 试验研究、 设计计算 、 专题评述 、 技术经济评述、 制造技术、 技术应用、 经验交流 等栏 目， 并有丰富的产品广告信息。 本 刊系美 国化学 文摘 C A 收 录期刊 、 荷兰 E l s e v i e r 收 录期 刊 、 中 国科 技核 心期 刊 中国科 技论 文统计源期刊 ， 自 1 9 9 5年起一直被美 国工程信息公司 E 1 定为 E i P a g e O n e数据库 收录期 刊， 1 9 9 6年入 编 中国学术 期刊光 盘版 C A J C D ， 1 9 9 8年加 入 中 国期 刊 网 。期 刊 先后 荣 获 全 国机 械行 业优秀科技期刊一等奖和第五届、 第六届 、 第八届全国石油和化工行业优秀期刊一等奖 。国内外公 开 发行 ， 双 月 刊 ， 大 1 6开 本 ， 单 价 2 O元 ， 全 年 订 价 1 2 0元 。全 国各 地 邮 局 均 可 订 阅 ， 邮 发 代 号 5 4 1 9。 逾期订阅者可向本刊杂志社索取订单 。地址 甘肃省兰州市安宁区蓝科路 8号 ， 邮编 7 3 0 0 7 0 ， E ma i l s y h g s b 1 6 3 ． c o m，电话 0 2 1 5 7 2 0 7 6 1 1 ， 0 9 3 1 7 6 3 9 6 6 0 ， 1 3 8 9 3 2 2 6 8 8 4 ， 传 真 0 2 1 5 7 2 0 88 3 9。 09 31 7 6 3 96 6 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m