冷凝器存在结垢严重、冷凝效果差的问题，不仅直接导致收率低、塔底跑损严重及塔内操作压力升高，而且影响到装置的安全生产。通过在该塔顶冷凝器系统中安装胶球清洗装置，采用冷换器正反向冷凝器胶球自动在线清洗装置技术实现了精塔冷凝器的定期在线清洗，实施效果良好，经济效益显著。在石化企业生产过程中，冷换器结垢一直是设备管理与维护的难题之一。

目前，冷换器除垢方法一般采用的是停车状态下的机械或化学清洗。这种方法要求在停工状态下进行，不能解决冷换器在运行期间因结垢导致的效率低下与垢下腐蚀等问题，此方法对装置的正常生产影响很大。

针对某公司气分装置的运行特点，选用了一种新型的冷换器正反向冷凝器胶球自动在线清洗装置技术解决了上述问题。该冷凝器胶球自动在线清洗装置技术在不影响装置的正常运行的前提下，充分利用循环水水压动力，无需增加动力和放收球设备，实现了冷换器管束的在线清洗。此方法不仅可以根据冷换器的结垢情况进行定时除垢，而且还可以将现有的除硬垢方式转变为软垢清洗，实现了冷换器可以在运行过程中基本保持在清洗初的状态，极大提高了设备的运行周期。

1冷凝器胶球自动在线清洗装置气分装置简介

某气分厂气体分离装置（简称气分装置）设计规模25X104t/a。精塔（位号T4103）是气分装置分离的主要设备，精塔顶冷凝器（位号E4107）有4组8台，型号为BES15OO-2.5-635-6/25-4,安装在气分塔区二层平台上，距离地面高度差为11m。管程介质循环水，进口温度22-320,出口温度38-45X：,循环冷却水以内部凉水塔的循环水供水为主，以炼油厂循环水厂的系统水作为补充，进水压力为0.4MPa。壳程冷凝介质为，进口温度46〜53笆，出口温度40-47X：操作压力为1.78—1.95MPa。

实际运行过程中，由于冷凝物料负荷大，E4107管束内水流速过慢（实测值为0.42m/s）,由此造成管束内结垢严重，给设备带来了两方面的影响:①管束内腐蚀加重使得设备不能长周期安全运行，给装置的平稳生产带来了隐患。②管束内结垢严重，直接影响了冷凝器的传热效果,继而导致塔内操作压力超高、塔顶物料的温度降不下来、塔底跑损严重及收率降低，由此给装置的工艺技术水平与经济效益带来较大的影响。

2冷凝器胶球自动在线清洗装置现场在线清洗技术方案实施

2.1冷凝器胶球自动在线清洗装置冷换器对流传热分析

由1〜2可知总传热系数K的计算公式表示如下：K=l/（丄+丄+R+R<,+（1）\a\aoA/式中m、％分别为管内、外传热膜系数,W/（m2-K）；R、R。分别为管内、外流体污垢热阻，（m2•K）/W；2为管壁材料导热数,W/（m・K）；3为管壁厚度mm。从上式可以看，要提高冷换器的总传热系数K,必须设法提高皿、a（>和人，降低3、R和。但在实际运行过程中，装置中冷换器的工艺与设备一旦确定的数值也已相应确定下来，成为冷换设备传热的固定参数。

根据有关冷换器对流传热的分析可以知道，影响传热的热阻主要集中在靠近管内壁的层流内层和污垢层内，因此，可通过改变a,R而达到提高冷换器K的目的。可通过增加流体的流速来增加湍流程度，以减小层流内层的厚度。但随着流速的加，流体阻力也相应的增加，这部分阻力损失需要通过提高循环水的压力来平衡，在实际运用中，流速的提高是有限的或是不经济的。在工业生产中，管内污垢的存在使传热系数极大降低，特别是当冷换器使用时间较长，垢层较厚时，垢层热阻R已经成为影响传热效率的主要因素。因此，从理论上分析，采用在线清洗技术对冷换器进行在线除垢是提高冷换器传热效率佳途径之一。

3冷凝器胶球自动在线清洗装置现场检查与测试

工业化应用测试结果为，冷擬器E4107的清洗收球率均超过90%,冷凝器传热效率平均提高了70%以上，回收率从98.11%提高到99.97%,塔底质量分数从L44%下降到0.11%,塔内操作压力基本保持在1.75-1.9MPa,气分装置精塔生产能力提高20%以上。

2007年7月检修时，打开冷凝器E4107/GH进行了管束检，其结果是内壁洁净，基本无水垢，冷凝器管束保持了较好清洁度。该技术对防止结垢、提高冷凝器传热效率起到非常重要的作用。各测试数据见表1〜表2。

表1E4107精塔顶各组冷凝器清洗前、后主要测试参数及计算结果

项目 清洗前 清洗后

E4107/GH E4107/EF E4107/CD E4107/GH E4107/EF E4107/CD

体积流量/m・h 220.0 150.0 160.0 260.0 195.0 162.0

管程水进口温度性 21.7 21.7 21.7 25.2 25.2 25.2

管程水出口温度/r 37.0 36.7 37.0 41.0 41.8 41.3

壳程物料进口温度re 45.0 45,0 45.0 44.8 44.8 44.8

壳程物料出口温度z 39.4 42.6 43.0 38.8 42.6 41.8

有效平均温差/t 12.2 13.6 13.6 7.7 8.2 8.4

传热面积/m2 1270 1270 1270 1270 1270 1270

总传热系数/W•m-2•K-1 186.6 111.7 121.9 362.0 267.6 209.8

清洗前、后总传热系数变化率/% 94,0 139.6 71.9

表2投用后T-4103有关技术参统计表

项目 2007年1月份标定数据/% •平均值 投用前

2006年数据

1月27日 1月28日 1月29日 1月30日 1月31日 2月1日 2月2日

C3H8 99.55 99 98.89 99.75 99.63 99.95 99.93 99.53 98.03

C3H6 0.06 0.09 0.21 0.18 0,09 0.05 0.07 0.11 1.44

iC4H10 0.35 0.91 0.8 0.07 0.26 — — 0.34 0.53

塔底分»C4H10 —

析参数«C4H8 0.01 — 0.03 — 0.02 — — 0.01 —

tC4H8 0.03 — 0.07 — —— — -~ 0.01 —

iC4H8 —

cC4H8 —

合计 100 100 100 100 100 100 100 100 100

进料量/t・hf 35.08 33.65 33,03 34.93 35.75 33.97 33.81 34.42 25.70

塔压力/MPa 1.77 1.79 1.78 1.79 1.75 1.78 1.74 1.77 1.89

以丙烷设计处理量25X10t/a、丙烷质量分数15.01%（2006年数据）、塔底质量分数1.44%（2006年数据）及塔底质量分数0.11%（见表2的标定数据）为计算依据。

4.1冷凝器胶球自动在线清洗装置清洗前、后跑损量

气分装置丙烷产量=处理量X丙烷质量分数=37525t/ao清洗器使用前跑损量=丙烷年产量X塔底质量分数=540.36t/a,投用清洗器后跑损量为41.28t/a,每年减少的跑损量为499.08t/a。

以价格9154元/t、液化气单价4770元/t为数据基础，可知年创效益为499.08X（91544770）=218.6（万元）。

4.2冷凝器胶球自动在线清洗装置清洗效果及效益

（1）从表2可知，精塔物料进料量由清洗前的平均25.7t/h提高到34.42t/h,气分装置生产能力提高20%以上。在冷凝器未增加的条件下,T-4103塔顶的压力平均仅为1.77MPa,很好地满足了气分装置高负荷生产条件下正常安全生产的要求。

（2）在降低塔内压力的同时，塔底跑损平均为0.11%,与未投用之前（2006年1〜8月）的塔底跑损率1.44%（2006年月报数据）相比,塔底跑损大幅降低，气分装置的工艺技术水平得到较大的提高。经测算，年减少跑损量约为500t,年创效益达218万元。

（3）对塔顶冷凝器E4107管束内壁污物进行了定期的在线清洗，胶球清洗装置收球率均超过90%，冷凝器传热效率平均提高70%。

（4）该技术充分利用了循环水系统水压动力，无需增加动力和放、收球设备，实现了冷凝器胶球自动在线清洗装置。冷凝器胶球自动在线清洗装置安装便利，操作方便,便于现场实施，每次清洗时间20-30min,清洗费用低，清洗效果好，可将冷换设备检修周期从目前2-3a提高到5-6a,节省大量设备的检修费用。

（5）由于冷凝器在运行的过程中始终保持在清洗初始的换热状态，极大地提高了设备的传热效率及循环水的利用率。按正常设备全年平均除垢率70%〜80%计，可至少节省循环冷却水15%。

    胶球清洗装置、冷凝器胶球自动在线清洗装置是冷换器新一代在线清洗技术,它克服了传统停车时釆用化学或机械清洗，循环水系统投放水质稳定剂与阻垢剂方法的不足，为石油化工装置冷换器在线长周期高效运行提供了技术上的保证,在炼油、化工、电力、纺织及造纸等行业使用的冷换设备中具有广泛的推广应用前景。