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摘要：在甲醇合成系统中需要用冷却器把粗甲醇进行气液分离，现用合成水冷器在使用过程中存在诸多不足，为节能减低成本，通过可行性研究，增加复合型蒸发式冷却器会取得良好地经济效益。
关键词：甲醇合成 合成水冷器 复合型蒸发式冷却器
一、改造背景
在甲醇合成系统中需要合成水冷器把粗甲醇进行气液分离。我车间合成水冷器为卧式U型管式冷却器，利用循环水与合成气进行换热，每小时通过水冷器的循环水量为1000吨，换热量很大。该水冷器为单台运行。在甲醇车间近年来的生产过程中，单台水冷器生产存在一定问题，主要包括：
1.我公司地处山区，水资源缺乏，造成整个循环水系统补水困难，经长期使用的循环水水质较差，污泥、藻类物质较多，这些杂质随循环水进入合成水冷器壳程，在长时间运行后造成水冷器换热效果变差，出口合成气温度升高（夏季时合成水冷器出口温度最高达到55℃），合成气中的甲醇蒸汽不能顺利冷却（甲醇沸点64.5℃），造成甲醇产量下降，而且无法冷却下来的甲醇蒸汽进入二合一机组循环段，将对二合一机组叶轮造成冲刷，造成机组运行工况下降，转子振动增大，影响二合一机组使用寿命，二合一机组维修在无备用转子的情况下，至少需要停车检修40天左右，将严重影响甲醇正常生产。
2.合成水冷器单台运行，若水冷器出现泄漏，需要维修处理时，甲醇系统必须停车，停车时间在20小时左右，影响甲醇产量。
3.一旦合成水冷器泄漏，甲醇蒸汽将串入循环水系统，势必造成循环水系统COD升高，水质将进一步恶化，形成恶性循环，更难保证甲醇正常生产。
二、改造方案
鉴于上述情况，经车间领导研究并到兄弟单位实地考察后，建议甲醇合成系统增加一套复合型变频蒸发式冷却器，新增蒸发式冷却器与原来水冷器并联设计，并分别设置阀门进行控制，正常生产时新增蒸发式冷却器单独运行即可满足生产需要，当蒸发式冷却器出现问题需要检修时，可将蒸发式冷却器切出，投用原合成水冷器，不用停车检修，若在夏季气温过高时，两套冷却器共用可增大冷量，使合成冷却器气体出口温度降到工艺指标要求温度，满足夏季生产需要。
三、改造可行性分析
蒸发冷凝器工作原理是以水和空气作为冷却剂，它主要利用部分水的蒸发带走工艺介质冷凝过程放出热量。
蒸发冷凝器的特点：
1.节能
使用蒸发冷凝器和带冷却塔水冷冷凝器相比，由于它是一次性直接向环境空气排热，可使系统和压缩机节能20%以上。
2.节水
蒸发式冷凝器耗水量经试验测试为一般水冷式冷凝器的5～10%，所以它特别适用于缺水地区。
3.蒸发冷凝器全部零部件为不锈钢或镀锌钢管热浸锌，运行时间长，维修成本很低。
根据蒸发式冷却器的使用特点和我车间实际生产情况，蒸发式冷却器非常适合我公司生产使用。因此，在合成系统增加蒸发式冷却器完全符合车间生产需要，可以进行项目的实施。
四、改造实施方案
1.在确定项目后，选择蒸发式冷却器厂家，并由厂家提供设备详细尺寸和图纸。
2.将蒸发式冷却器尺寸和图纸提供给设计院，由设计院对改造进行详细的设计，要求与原水冷器并联使用，并接入转化冷凝液。
3.根据设计院图纸，相关部门做出预算，选择施工单位，分别进行土建、设备安装、配管安装，以及对应的仪表、电气安装。
4.整个施工过程由甲醇一车间负责监护，涉及特种作业的必须办理对应特种作业证和施工措施。
5.整个改造施工结束，投入正常生产使用。
五、经济效益分析
增加复合型蒸发式冷却器的成本费用为：蒸发式冷却器两台设备共计126万元，辅助材料及安装费用共计约120万，安装总费用为：120+126=246万元。
改用复合型蒸发式冷却器后，甲醇系统可减少1000 m3/h的循环水用量，另外在10月份至次年4月份空气温度低时，全厂总体冷却用水量会相应减少。届时，循环水可实现由三台泵减为两台泵操作（循环水泵的功率为650kw，蒸发式冷却器的功率为45kw），一年内可节约用电（650-45）×24×180=261.3万度，按公司电价每度0.63元计算，一年可节约电费0.63×261.3万=164.6万元。
使用水冷器时，不时有甲醇气串漏至循环水系统内，造成水质恶化，循环水工段需通过频繁加药来改善水质。复合型变频蒸发式冷却器以脱盐水作为冷却水，不会对循环水系统造成任何影响，循环水水质可得到较大改善，将节约较大的加药成本，环保效益明显。
由于我公司循环水设计能力偏小，全厂共用一个循环水系统，而一台合成水冷器用水量达到1000m3/h，占甲醇整个循环水用量的1/4以上，其出现泄漏时对循环水系统影响也是十分巨大。我车间有较多循环水换热器，每年我车间因循环水堵塞的换热器十分频繁，而且一旦出现换热器堵塞，即需停车检修，每年因换热器检修影响生产时间在10天左右，如果能使用蒸发式冷却器将大大改善循环水质量，车间其他换热器使用寿命将大大增加，每年检修时间能缩短在5天以内，每年至少提高甲醇产量将达300吨×5=1500吨，按每吨甲醇2600元计算，每年可增加效益1500×2600=390万元。
每年夏季（影响时间100天），由于气温高，循环水温度也高，导致合成水冷器出口温度超标，影响甲醇产量，改用复合型变频蒸发式冷却器后甲醇得到有效冷却分离，每天可提高甲醇产量约5吨，按每吨甲醇2600元计算，每年可增产5×100×2600=130万元。
每台复合型变频蒸发式冷却器的脱盐水消耗量是3.8m3/h，两台每年耗水量为60800m3。脱盐水为我厂自产，按成本价8元/吨计算，每年消耗脱盐水费用共计48.64万元。另外，经车间领导研究并结合现场实际决定使用部分转化冷凝液代替脱盐水，一年可节约脱盐水费20万。因此，每年蒸发式冷却器实际用水费用约为29万。
综上所述，甲醇系统合成水冷器改复合型变频蒸发式冷却器后，每年所取得的经济效益约为：节约电费+增产甲醇费-脱盐水消耗费=164.6+130+390-29=655.6万元。蒸发式冷却器属于一次性投资，每年都可获得同等的经济效益。
综上所述，新增两台蒸发式冷却器在短期内就能为公司带来经济效益，而且经济效益会长期持续下去。
参考文献
[1]张蔚.甲醇精馏技术浅析[J].山西化工.2009（01）.
[2]杨艳红.粗甲醇精馏过程主要工艺指标的控制[J]. 化肥设计. 2005（02）.
[3]原中秋.甲醇系统B塔新增水冷却器总结[J].小氮肥2007（09）.
关键词：甲醇合成 合成水冷器 复合型蒸发式冷却器
一、改造背景
在甲醇合成系统中需要合成水冷器把粗甲醇进行气液分离。我车间合成水冷器为卧式U型管式冷却器，利用循环水与合成气进行换热，每小时通过水冷器的循环水量为1000吨，换热量很大。该水冷器为单台运行。在甲醇车间近年来的生产过程中，单台水冷器生产存在一定问题，主要包括：
1.我公司地处山区，水资源缺乏，造成整个循环水系统补水困难，经长期使用的循环水水质较差，污泥、藻类物质较多，这些杂质随循环水进入合成水冷器壳程，在长时间运行后造成水冷器换热效果变差，出口合成气温度升高（夏季时合成水冷器出口温度最高达到55℃），合成气中的甲醇蒸汽不能顺利冷却（甲醇沸点64.5℃），造成甲醇产量下降，而且无法冷却下来的甲醇蒸汽进入二合一机组循环段，将对二合一机组叶轮造成冲刷，造成机组运行工况下降，转子振动增大，影响二合一机组使用寿命，二合一机组维修在无备用转子的情况下，至少需要停车检修40天左右，将严重影响甲醇正常生产。
2.合成水冷器单台运行，若水冷器出现泄漏，需要维修处理时，甲醇系统必须停车，停车时间在20小时左右，影响甲醇产量。
3.一旦合成水冷器泄漏，甲醇蒸汽将串入循环水系统，势必造成循环水系统COD升高，水质将进一步恶化，形成恶性循环，更难保证甲醇正常生产。
二、改造方案
鉴于上述情况，经车间领导研究并到兄弟单位实地考察后，建议甲醇合成系统增加一套复合型变频蒸发式冷却器，新增蒸发式冷却器与原来水冷器并联设计，并分别设置阀门进行控制，正常生产时新增蒸发式冷却器单独运行即可满足生产需要，当蒸发式冷却器出现问题需要检修时，可将蒸发式冷却器切出，投用原合成水冷器，不用停车检修，若在夏季气温过高时，两套冷却器共用可增大冷量，使合成冷却器气体出口温度降到工艺指标要求温度，满足夏季生产需要。
三、改造可行性分析
蒸发冷凝器工作原理是以水和空气作为冷却剂，它主要利用部分水的蒸发带走工艺介质冷凝过程放出热量。
蒸发冷凝器的特点：
1.节能
使用蒸发冷凝器和带冷却塔水冷冷凝器相比，由于它是一次性直接向环境空气排热，可使系统和压缩机节能20%以上。
2.节水
蒸发式冷凝器耗水量经试验测试为一般水冷式冷凝器的5～10%，所以它特别适用于缺水地区。
3.蒸发冷凝器全部零部件为不锈钢或镀锌钢管热浸锌，运行时间长，维修成本很低。
根据蒸发式冷却器的使用特点和我车间实际生产情况，蒸发式冷却器非常适合我公司生产使用。因此，在合成系统增加蒸发式冷却器完全符合车间生产需要，可以进行项目的实施。
四、改造实施方案
1.在确定项目后，选择蒸发式冷却器厂家，并由厂家提供设备详细尺寸和图纸。
2.将蒸发式冷却器尺寸和图纸提供给设计院，由设计院对改造进行详细的设计，要求与原水冷器并联使用，并接入转化冷凝液。
3.根据设计院图纸，相关部门做出预算，选择施工单位，分别进行土建、设备安装、配管安装，以及对应的仪表、电气安装。
4.整个施工过程由甲醇一车间负责监护，涉及特种作业的必须办理对应特种作业证和施工措施。
5.整个改造施工结束，投入正常生产使用。
五、经济效益分析
增加复合型蒸发式冷却器的成本费用为：蒸发式冷却器两台设备共计126万元，辅助材料及安装费用共计约120万，安装总费用为：120+126=246万元。
改用复合型蒸发式冷却器后，甲醇系统可减少1000 m3/h的循环水用量，另外在10月份至次年4月份空气温度低时，全厂总体冷却用水量会相应减少。届时，循环水可实现由三台泵减为两台泵操作（循环水泵的功率为650kw，蒸发式冷却器的功率为45kw），一年内可节约用电（650-45）×24×180=261.3万度，按公司电价每度0.63元计算，一年可节约电费0.63×261.3万=164.6万元。
使用水冷器时，不时有甲醇气串漏至循环水系统内，造成水质恶化，循环水工段需通过频繁加药来改善水质。复合型变频蒸发式冷却器以脱盐水作为冷却水，不会对循环水系统造成任何影响，循环水水质可得到较大改善，将节约较大的加药成本，环保效益明显。
由于我公司循环水设计能力偏小，全厂共用一个循环水系统，而一台合成水冷器用水量达到1000m3/h，占甲醇整个循环水用量的1/4以上，其出现泄漏时对循环水系统影响也是十分巨大。我车间有较多循环水换热器，每年我车间因循环水堵塞的换热器十分频繁，而且一旦出现换热器堵塞，即需停车检修，每年因换热器检修影响生产时间在10天左右，如果能使用蒸发式冷却器将大大改善循环水质量，车间其他换热器使用寿命将大大增加，每年检修时间能缩短在5天以内，每年至少提高甲醇产量将达300吨×5=1500吨，按每吨甲醇2600元计算，每年可增加效益1500×2600=390万元。
每年夏季（影响时间100天），由于气温高，循环水温度也高，导致合成水冷器出口温度超标，影响甲醇产量，改用复合型变频蒸发式冷却器后甲醇得到有效冷却分离，每天可提高甲醇产量约5吨，按每吨甲醇2600元计算，每年可增产5×100×2600=130万元。
每台复合型变频蒸发式冷却器的脱盐水消耗量是3.8m3/h，两台每年耗水量为60800m3。脱盐水为我厂自产，按成本价8元/吨计算，每年消耗脱盐水费用共计48.64万元。另外，经车间领导研究并结合现场实际决定使用部分转化冷凝液代替脱盐水，一年可节约脱盐水费20万。因此，每年蒸发式冷却器实际用水费用约为29万。
综上所述，甲醇系统合成水冷器改复合型变频蒸发式冷却器后，每年所取得的经济效益约为：节约电费+增产甲醇费-脱盐水消耗费=164.6+130+390-29=655.6万元。蒸发式冷却器属于一次性投资，每年都可获得同等的经济效益。
综上所述，新增两台蒸发式冷却器在短期内就能为公司带来经济效益，而且经济效益会长期持续下去。
参考文献
[1]张蔚.甲醇精馏技术浅析[J].山西化工.2009（01）.
[2]杨艳红.粗甲醇精馏过程主要工艺指标的控制[J]. 化肥设计. 2005（02）.
[3]原中秋.甲醇系统B塔新增水冷却器总结[J].小氮肥2007（09）.