中国石油抚顺石化公司石油二厂在其非燕馏装置掺炼俄罗斯原油改造工程中在国内众多炼油厂成功使用的独特产品蒸发式空冷器。原来的干空冷加后水冷换热器在初馏塔塔顶油气冷却中已不满足工艺操作要求，且存在传热效率低，占地面积大，操作费用高，耗水量大，不经济等缺点。鉴于以上情况，必须对原换热器进行更新改造。

1设计选型

针对石油二厂北蒸馏初馏塔顶油气工况进行具体分析，并对各种形式换热器进行横向比较，且根据蒸发式空冷器在各厂家的应用情况及效果，最终选用了蒸发式空冷器。为适应装置的改造，确定以下设计要求:(1)蒸发式空冷器油气出口温度在设计条件下≤40℃;(2)管程压降≤0.02MPa;(3)操作弹性70%一130%;(4)设计压力2.5MPa.

根据抚顺石油二厂提供的工艺设计参数和技术要求，进行了该设备的工艺计算和优化设计.确定采用3台蒸发式空冷器代替原来的干空冷加后水冷器，设备型号:ZP9X3-884-2.5S-F-F，面积富裕量41%，管程压降:0.019MPa，壳程压降:279.3Pa，完全满足工艺操作要求。

2工作原理

蒸发式空冷器的典型结构与工艺流程。其工作原理是利用管外水膜的蒸发强化管外传热。其工作过程是用泵将设备下部水池中的循环冷却水输送到位于水平放置的光管管束上方的喷淋水分配器，由分配器将冷却水向下喷淋到传热管表面，使管外表面形成连续均匀的薄水膜;同时用风机将空气从设备下部空气人口吸人，使空气自下向上流动，横掠水平放置的光管管束。此时传热管的管外换热除依靠水膜与空气流间的显热传递外，管外表面水膜的迅速蒸发吸收了大量的热量，强化了管外传热。由于水具有较高的汽化潜热(水在101.325kPa下的汽化潜热为2386.48kj/kg)，因此管外表面水膜的蒸发大大地强化了管外传热，使设备总体传热效率明显提高，管外表面水膜的蒸发使得空气穿过光管管束后湿度增加而接近饱和，机将饱和湿空气从管束中抽出并使其穿过位于喷淋水分配器上方的除雾器，除去饱和湿空气中夹带的水滴后从设备顶部空气出口排人大气中。由于风机位于设备上部向上抽吸空气，从而在风机下部空间形成负压区域，加速了管外表面水膜的蒸发，有利于强化管外传热。蒸发空冷中，工艺介质走管内水平流动，空气、水走管外，空气由下而上流动，喷淋水则由上往下流动，水、空气与工艺介质为交叉错流、水与空气为逆流。这样一来从流程布置上也强化了传热传质过程。

换热管一般采用光管，为了防止水和空气对换热管外表面的腐蚀，通常对换热管外表面进行防腐处理。

3工作特点

从结构上看，蒸发式空冷器的最大特点是将冷却塔和列管式水冷器合为一体，省去了单独的循环水冷却系统，减少了设备占地面积，再加上采用光管做传热管，使其一次性投资大大降低，另一方面由于蒸发空冷采用光管，空气阻力减小，所需的风量也小，冷却水在设备中循环使用，水的蒸发耗量较低，使其操作费用随之降低。

4技术经济性比较

北蒸馏装置原设计处理量为6000t/d,2002年开始装置提高至7000t/d。同时，因为装置将掺炼俄罗斯原油，其轻质油品较多，因此，蒸发塔、常压塔顶的塔顶负荷将分别比原来增加65%和55%，原空冷器的负荷已不能满足要求，根据此情况，特提出两种改造方案，一种为原蒸发塔、常压塔顶冷却器拆除4片，原位置另起框架，在蒸常塔顶空冷增加共6台水冷器，该方案装置循环水用量增加，装置现有循环水系统需进行改造;另一种为拆除四片空冷器，在原位置安装3台表面蒸发空冷器，作为蒸顶空冷器，其余8片空冷片全部为常顶空冷器。该方案需考虑原空冷基础进行加固。两种方案的综合比较见表1.

5结语

综上所述，采用两种方案均可使蒸发塔、常压塔顶空冷器负荷满足处理量的需要，而后者面积富裕量较大达到41%，为今后的进一步扩能改造留有余量。虽然蒸发空冷的设备购置费用要比增加6台水冷器要高近35万元。但考虑到循环水管道改造及框架的制造等的投资后，蒸发空冷一次性的投资约为水冷加空冷的投资的75%，而每年总操作费用为前者的76.7%。因此考虑到投资及操作费用，以及其传热效率高的特点，蒸发空冷相比干空冷、湿空冷、干空冷加后水冷等在传热效率、经济性等方面有明显的优越性。

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