陈环琴
（杭州中泰深冷技术股份有限公司，浙江 杭州311402）
［摘 要］国内某大型乙烯装置深冷分离系统乙烯冷剂冷凝器（高效铝板翅式换热器）采用外热虹吸换热形式，在系统调试初期，乙烯冷剂冷凝器出现不能连续正常工作的问题。结合乙烯冷剂冷凝器（外热虹吸换热器）的设备结构、工作原理、现场情况，分析此乙烯冷剂冷凝器发生故障的原因，并在经验总结的基础上对系统设计、调试操作、制造安装等方面提出了避免此类问题的应对措施。
［关键词］乙烯冷剂冷凝器；外热虹吸换热器；工作原理；运行故障；原因分析；经验总结
［中图分类号］TQ051.6+1 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2020）05-0058-03
国内某大型乙烯装置深冷分离系统采用传统的单冷剂阶式制冷和气相产品膨胀机膨胀制冷流程，包括乙烯和丙烯冷剂制冷循环，制冷剂分别经压缩、冷却、节流制冷，以降低工艺气温度，从而达到分离回收乙烯产品的目的。其中1台乙烯冷剂冷凝器，用液相丙烯蒸发来冷却气相乙烯冷剂，使其冷凝并过冷；该冷凝器采用高效铝板翅式换热器，换热效率高，占地面积小。
1 乙烯冷剂冷凝器简介
1.1 工艺流程及设备简述
乙烯冷剂冷凝器系统工艺流程如图1。乙烯冷剂冷凝器热侧为乙烯，在工艺系统设计中乙烯通过冷凝器换热冷凝；冷侧为液相丙烯，液相丙烯由丙烯冷剂罐进入乙烯冷剂冷凝器换热蒸发，丙烯出口为气液混合两相，经丙烯冷剂罐闪蒸分离后，气相回压缩制冷循环系统，液相与丙烯冷剂罐的来料（液体丙烯）一起再次进入乙烯冷剂冷凝器提供乙烯冷凝的冷量，如此循环往复；乙烯经乙烯冷剂冷凝器冷凝过冷后，进入后续的乙烯缓冲罐，然后经乙烯泵加压外送（系统流程设计时需考虑乙烯泵的汽蚀余量，乙烯缓冲罐底部与乙烯泵入口位差需大于乙烯泵汽蚀余量）。
1.2 乙烯冷剂冷凝器设计工艺参数
乙烯冷剂冷凝器采用外热虹吸换热形式，其热负荷大、温差小；由于铝制板翅式换热器具有结构紧凑、重量轻、体积小和传热效率高等优点，故乙烯冷剂冷凝器采用高效铝板翅式换热器，其设计工艺参数见表1。
2 外热虹吸换热器工作原理及其关键因素
2.1 外热虹吸换热器工作原理
外热虹吸换热器工作原理如图2。经节流阀减压进丙烯冷剂罐的丙烯（饱和液体），通过冷凝器底部的管道进入冷凝器中，在冷凝器中受热介质（乙烯）的加热而汽化；外热虹吸冷凝器依靠丙烯冷剂罐内的液柱静压头和冷凝器内两相流的密度差产生推动力而形成热虹吸式流动，丙烯（饱和液相）在冷凝器和丙烯冷剂罐间循环，蒸发的气相丙烯回丙烯压缩系统再循环，同时热侧物流——乙烯被冷却液化并过冷。
2.2 产生外热虹吸循环的关键因素
工艺设计时须保证丙烯冷剂罐与乙烯冷剂冷凝器之间的相对位差，此位差产生的丙烯液柱静压头会产生推动力，只有此推动力大于丙烯进冷凝器的管道（包括阀、过滤器）、冷凝器、出冷凝器回到丙烯冷剂罐的管系的阻力之和时，丙烯循环流动才能成为可能，外热虹吸冷凝器才能正常工作。
3 系统调试初期故障描述
整套装置运行前进行了制冷压缩系统的调试。丙烯冷剂系统闭式循环、乙烯压缩制冷系统开始运行，其他系统处于开车前的氮封状态，系统间主要用阀门予以隔断。
更多内容详见《中氮肥》2020年第5期