工業萘結晶機冷卻水系統改造

孫 俊，廖崗平，黃文亮

（新余鋼鐵有限公司焦化廠，江西 新余 338000）

工業萘結晶機冷卻水系統改造

孫 俊，廖崗平，黃文亮

（新余鋼鐵有限公司焦化廠，江西 新余 338000）

將工業萘進行結晶是工業萘走上市場的最后工序，工業萘結晶利用的是水冷結晶，工業萘冷卻水系統一直是利用袁河水泵輸送的水進行冷卻，還經常要利用蒸汽在結晶機外殼蓋部進行保溫清掃。將焦油工序一、二次輕油冷卻器換熱及工業萘脫酚油冷卻器利用后的外排水，進行二次利用在工業萘結晶機冷卻系統中，從而減少袁河水資源消耗及外排水排放量，并節約蒸汽，利于美化環境降低能耗。

結晶機；冷卻水；二次利用；水蒸汽

0 前言

工業萘結晶機是利用冷卻水將工業萘冷卻并結晶的原理進行結晶。工業萘由精塔頂部經過換熱后直接進入結晶機，進入溫度為130-140℃，結晶溫度為80.1℃，改造前冷卻水為袁河水，水溫常年保持在20-28℃，水蒸汽溫度120-150℃，改造前消耗袁河水10t/?。如果能將焦油工序一、二次輕油冷卻器換熱及工業萘脫酚油冷卻器利用后的外排水，作為結晶冷卻水二次利用將節約水資源并減輕環保負擔。

1 工業萘結晶機

工業萘結晶機是任何工業萘生產過程中必不可少的重要設備，目前工業萘結晶機冷卻系統普遍采用水冷卻方式，不同的冷卻方式對工業萘結構的制造工藝、能源消耗和設備管理方式等都影響巨大。新余鋼鐵有限公司焦化廠工業萘結晶機也是遵循了能源守恒定律，設計過程始終考慮產量Q和熱量E兩大重要因素。普通意義上來說，從物料連續和能量傳遞流理論可以得出，設計冷卻方式的兩大關鍵參數為產量Q和熱量E，必須解決好物料平衡和熱量平衡的關系，否則放散過程將有壓力存在，將會有噴萘事件的發生，或造成工業萘連續生產質量不穩定、產量不穩定。產量Q決定了總能量的大小，原則上通過降低產量能在質量上滿足需要，但是沒有一定數量的質量從經濟學角度出發是沒有實際意義的，所以經濟批量是工業化運行的前提，多快好省是發展工業的基本準則，產量是必然考核的首要技術設計指標。

2 工業萘結晶機冷卻系統熱交換效果差的現象

新鋼集團公司焦化廠工業萘結晶機冷卻系統從塔頂溫度一直偏高，切塔內壓力偏大，偶爾發生汽化器放散噴萘等現象。只有掌握并測算出萘氣熱量的最大值，才能找到冷卻熱交換的效果。通過檢測發現冷卻系統熱交換效果差的原因是因為交換面積不夠，而且系統結構影響了交換的效率。工業萘結晶機冷卻系統系統失衡，基于介尺度范疇的系統不穩定診斷模型的判定原則，大致分析出工業萘結晶機冷卻系統效果不明顯的原因。

從原冷卻系統物理模型出發，由下頁圖1汽化器熱交換原理圖，可以分析得到工作模式是在以熱傳導為主要模式下通過換熱方式實現的，由圖1還可以看到冷媒入口處為換熱最充分的節點，一直到冷媒出口處溫度呈梯度變化，而且越來越大，冷媒出口為溫度值最大的節點。進一步探討失效過程可以找到深層次原因是萘汽化溫度遠高于170 ℃，冷卻液介質為水，水的汽化溫度為100 ℃，因此冷卻器橫截面溫度梯度差現象明顯，阻斷了縱向方向的溫度交換，交換手段以汽化傳熱為主，實質為熱對流方式，此時熱傳導方式、熱輻射方式基本不起作用。

圖1 汽化器熱交換原理圖

實際中冷卻器設計的主要熱傳遞方式考慮的是熱傳導方式，所以導致熱傳導效應差，主要表現在工業萘汽化器冷卻后溫度不穩定，冷卻器內壁結垢明顯，放散噴萘等現象發生。所以冷卻器熱傳導方式與冷媒不配套是導致汽化器冷卻部分失效的根本原因或問題所在。由于系統熱傳遞方式發生變化，使得原換熱系統出現不穩定性或失效。

3 工業萘結晶機冷卻水系統改造改造

工業萘結晶機冷卻水系統改造前如圖2所示。

圖2 工業萘結晶機冷卻水系統改造前

如圖2所示，結晶機冷卻水系統是利用溫度為20-28℃的袁河水進行冷卻，溫度低時還需要用蒸汽對其外部罩進行保溫或清掃。工業萘結晶機耗水量大多在10t/?以上，每天結晶機運行時間為20小時，工業萘每月開工26天，如此計算一年結晶機耗水在602萬噸左右。如果能充分利用其他廢棄水資源，用在工業萘結晶機節約水資源上，既節約費用，又能減少外排水排放量。通過這個設想尋找廢水資源，剛好焦油工序一、二次輕油冷卻器換熱及工業萘脫酚油冷卻器利用后的水就在此區域且直接外排，對此工業廢水進行二次利用是我們改造的一個方向，如果能成功將意義重大。

工業萘結晶機冷卻系統改造后如圖3所示。

如圖3所示，增加水管水閥將焦油一、二次輕油冷卻器及工業萘脫酚油冷卻器利用完注備外排的工業廢水，引入工業萘結晶機內打包冷卻用，使水充分得到二次利用后再外排。在此，簡稱其為“二次利用水”，“二次利用水”進入結晶機前溫度是30-42℃，經過生產實踐證明能夠完全利用此水來滿足結晶機打包，并且不影響結晶機打包效率，還能節約清掃及保溫時需要的水蒸汽。

圖3 工業萘結晶機冷卻系統改造后

4 改造效益

工業萘結晶機冷卻水系統改造后，每小時節約袁河水10噸，以結晶機每天工作20小時、每月工業萘平均開工26天計算，每年可節約袁河水6.2萬噸。以工業用水最低每噸2元的價格結算，節約水費為12.4萬元/年。據統計，每年工業萘結晶機年節約蒸汽費用1萬元左右。

5 結論

在當前國家對環保、能源高度重視的今天，工業萘結晶機冷卻水系統能年減少外排水6.2萬噸，節約蒸汽費、水費共計13萬元/年左右，對公司扭虧及環保公關有重要的貢獻及借鑒意義。

［1］C?en Nianlian，Huang Sen，Z?ang Yan.Energy saving practice of industrial nap?t?alene distillation unit［J］.Fuel & C?emical Processes，2015（4）.

［2］Z?ao Z?ijun，Li Xiangjun.Application CJST Tray Tec?nology to Improve Production Capacity of Industrial Nap?t?alene System［J］.Guangdong C?emical Industry，2013，40（17）:112+114.

［3］楊明富.工業萘蒸餾系統的工藝改造［J］.燃料與化工，2012，43（2）:57-58.

Reformation of Cooling Water System of Industrial Nap?t?alene Crystal Mac?ine

Sun Jun，Liao Gangping，Huang Wenliang
（Coking Plant of Xinyu Iron & Steel Co.，Ltd.，Xinyu 338000，C?ina）

T?e industrial nap?t?alene crystallization is t?e production of industrial nap?t?alene go on t?e market，t?e utilization of industrial nap?t?alene crystal is t?e crystallization of water，industrial nap?t?alene cooling water system ?as been t?e Yuan River pumped water for cooling，often to t?e use of steam in in crystallization mac?ine s?ell cover insulation cleaning. Will tar working procedure，secondary lig?t oil cooler for ?eat and industrial nap?t?alene wastewater using carbolic oil cooler after removal，secondary use in t?e cooling system of industrial nap?t?alene crystal mac?ine，t?ereby reducing t?e Yuan river water resources consumption and external drainage emissions，and save steam，w?ic? is favorable for beautifying t?e environment reduced t?e energy consumption.

cooling water of crystallization mac?ine two times t?e use of water vapor

孫俊（1987— ），男，漢族，江西萬年人，本科，新余鋼鐵有限公司焦化廠助理工程師，研究方向：焦化。