化工生产装置蒸汽凝液回收与利用
摘要：
在石油化工生产过程中,低压蒸汽的凝液回收是常规凝液回收系统所不能实
现的。

通过设计一个循环回路系统,解决了低压蒸汽凝液的回收问题,并可推广应
用到回收低压工艺蒸气凝液。

关键词：蒸汽凝液系统;问题分析;管网改造;
在化工生产装置中,蒸汽加热使用广泛,蒸汽冷凝液的回收应给予足够的重视。

在蒸汽系统中,疏水阀既能及时排出加热设备及蒸汽管线中产生的凝液,保证设备
及管线所需要的温度,又能避免蒸汽进入凝液管网产生大量的热量损失,对凝液管
网的稳定造成影响。

1 原蒸汽及凝液回收系统简介及存在问题概述
使用蒸汽的设备主要包括装置内的再沸器, 蒸发器, 煮沸机, 干燥机等。

为
了满足各种介质换热升温、精馏塔稳定操作要求, 本装置分别将装置外送来蒸汽
减压到0.6MPa G和0.3MPa G。

对应有两个不同等级的蒸汽凝液系统。

其中
0.6MPa G蒸汽凝液进入凝液罐闪蒸出0.3MPa G的蒸汽补充0.3MPa G蒸汽管网,
闪蒸后的凝液与0.3MPa G蒸汽用户形成的凝液均送至锅炉装置。

此管网在装置运行初期存以下三方面问题: (1) 本装置内的0.6MPa G蒸汽
凝液管网在投用后局部管线频繁出现管线振动现象, 凝液被迫就地外放, 造成资
源浪费, 而且就地排放存在安全隐患; (2) 本装置凝液总管与临近装置凝液汇合
处也存在振动现象; (3) 蒸汽进再沸器前的就低压力表显示压力值很低, 分别在0.1~0.35MPa G, 凝液罐无办法闪蒸出0.3MPa G蒸汽。

由于装置主体和公用工程管网已经施工完毕, 在解决问题的前提下, 需要尽
量减少管网变动。

2技术改造
将BDO、尿素、废锅凝液、脱硫等全装置产生的170 t/h蒸汽凝液(温度小于80 ℃)送至脱盐水新增凝液水箱，再通过凝液水泵送至凝液混床处理，产生合格
脱盐水(电导率≤0.2 μs/cm、二氧化硅质量浓度≤20 μg/L)后，送至一期脱盐
水箱。

通过凝液净化项目改造，化工系统富余蒸汽凝液得到回收再利用，提高了
脱盐水装置的运行产能，缓解了运行压力，降低了运行费用。

2.1 改造要点
改造初期：经过除氧器前换热器换热(用脱盐水进行换热),提高了进水温度，节约锅炉除氧器换热用蒸汽；将凝液换热后回收至脱盐水工艺水箱或原水箱，进
行处理后送至化工系统，节约水资源和药剂。

改造后期：针对BDO凝液多次出现电导率和铁含量超标现象，经过现场考察
和论证，在脱盐水装置中新增1套容积为200 m3的凝液水箱，1台扬程为30 m、质量流量为200 t/h的凝液水泵，1套质量流量为200 t/h的凝液混床，产水出
口总管配置电导率表、在线硅表和流量计。

混床前设置除铁保安过滤器，混床后
配置树脂捕捉器。

混床产水配置DN200管连接至脱盐水箱总管。

2.2 处理流程
系统凝液改造简图见图1。

BDO和尿素凝液→板式换热器(经过1#除氧器脱盐
水换热)→一期、二期原水箱或新增凝液水箱→凝液水泵→大流量过滤器→高速
凝液混床→一期脱盐水箱。

3 蒸汽凝液管网模拟
采用ASPEN HYSYS软件对凝液管网进行模拟。

分支管凝液由疏水阀疏水后汇
入到6米层水平总管。

知随着高度的升高 (最主要是引起了管道压力降低) , 汽相百分率不断增加, 气相流速不断攀升, 液相速率变化较小。

在这种情况下, 很容易造成分散汽泡聚
合成大汽泡, 从而形成段塞流。

形成段塞流后, 如果汽相速度过大, 就会导致汽
液通行的冲突, 汽液相相互挤压又会造成大气泡破裂成小气泡, 如此反复。

严重的就会管道振动。

4设备要求及规范
4.1 凝液水箱、凝液水泵
凝液水箱用于贮存凝液并提升水量及水压，与凝液水泵配套使用。

本项目中，凝液水箱为立式不锈钢制结构容器，体积为200 m3,尺寸为6
m×6 m×5.6 m, 设备按标准进行设计、制造和试验，配有出水管、排污管、溢流水管和液位计接口管等全套附件，以及具有就地液位显示及4～20 mA电流的侧入式液位计。

凝液水箱制作完毕后进行时长为24 h的盛水试验，要求不得有渗漏及异常变形现象。

4.2 凝液混床
配置一套立式柱形结构凝液混床，内部进水装置为母支管型，出水装置为多孔板加不锈钢水帽。

混床内壁衬软橡胶和半硬橡胶(天然无硅橡胶)各一层，总厚度不得小于5 mm; 衬胶完整无针孔，能承受15～20 kV电火花试验不被击穿。

混床后配树脂捕捉器，其前后设差压表及相应接管。

树脂捕捉器滤元缝隙宽度为0.2 mm。

捕捉器应为304不锈钢滤元结构，壳体为钢制衬胶，当捕捉器完全堵塞时，不会因管道内的压力导致破裂。

4.3 凝液混床树脂
脱盐水系统采用阴阳离子交换树脂复合床处理工艺，所选用的树脂必须满足混床产水水质要求，且能保证系统稳定可靠运行。

采购树脂时要满足以下条件：
(1) 由卖方现场指导填装树脂。

(2) 混床运行3个月之内，在进水水质正常情况下，新加的阴阳离子交换树脂颜色不会加深。

(3) 新装树脂在投运1 a内出现任何质量问题，买方接到通知后24 h内到
达现场进行检查处理。

(4) 混床时，其阴阳离子交换树脂有效粒径之差的绝对值不大于0.10 mm。

(5) 树脂填装完成后，在运行过程中，不能出现混脂、多次分层现象。

4.4 除铁保安过滤器
设置1台DN750、体积流量为200 m3/h的除铁保安过滤器，内装12支聚丙
烯(PP)喷熔滤芯，过滤精度为10 μm。

滤芯的起始压差一般为0.025～0.030 MPa, 最大允许压差为0.35 MPa。

设计温度为85 ℃,进入除铁过滤器的凝结水中，含铁质量浓度不大于2 000 μg/L。

除铁保安过滤器配置完整的阀门、仪表、内
部链接管路、附件以及控制设备等。

除铁保安过滤器单元设置0～100%旁路系统。

来水温度大于80 ℃时，进出
阀门关闭，凝液水泵自停。

当其压降达到设定值时，该除铁保安过滤器自动退出
运行，更换滤芯后并入系统。

当机组正常运行且凝液水泵出水水质确实很好时，
进水悬浮物质量浓度≤10 μg/L的情况下，经人工确认后，打开旁路门，除铁保
安过滤器停止运行，处于备用状态。

4.5 自动程序控制
当运行混床出水的电导率、二氧化硅质量浓度中的任一参数达到设定值，失
效混床自动退出运行，启动再生系统，自动进行分离和彻底的化学再生。

混床自
动化全部实现中控数据通信系统(DCS)操作，阀门和在线表全部实现DCS监控。

5结论
(1) 针对某化工装置蒸汽凝液管网多处发生振动现象, 通过现场测试与模拟
计算分析振动原因。

(2) 模拟分析结果所得到管网存在振动的位置与实际观察到的管网振动位置
一致。

(3) 蒸汽凝液管网发生振动的原因:一方面是凝液汇入对撞湍动造成, 另一方面是管道内压力降低、产生二次汽化, 管道截面积过小, 形成了"噎塞流", 管道内汽液不断相互挤压, 汽泡破裂, 形成振动。

(4) 通过改造, 现场振动现象消除。

参考文献
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