優(yōu)化利用蒸餾用汽

林淑萍

(唐山三友化工股份公司 安全生產(chǎn)部,河北 豐南 063305)

優(yōu)化利用蒸餾用汽

林淑萍

(唐山三友化工股份公司 安全生產(chǎn)部,河北 豐南 063305)

通過分析影響蒸氨汽耗的原因、現(xiàn)狀,找出解決降低蒸餾汽耗的優(yōu)化流程及設(shè)備結(jié)構(gòu)。

蒸餾廢液熱量;熱泵;優(yōu)化

股份公司始終把節(jié)能減排工作擺在企業(yè)管理的重要位置,用科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)企業(yè)節(jié)能減排,將資源高效利用、節(jié)能降耗等作為企業(yè)管理的核心,堅(jiān)持節(jié)能優(yōu)先、提高能源利用效率,節(jié)能與結(jié)構(gòu)調(diào)整、技術(shù)進(jìn)步和加強(qiáng)管理相結(jié)合,大力調(diào)整和優(yōu)化結(jié)構(gòu),開發(fā)和推廣應(yīng)用節(jié)能技術(shù)。按照“減量化、再利用、再循環(huán)”的方針,將節(jié)能重點(diǎn)放在優(yōu)化生產(chǎn)工藝上。淘汰落后工藝,采用節(jié)能工藝,降低噸產(chǎn)品能耗。

股份公司在2008年度企業(yè)能源消費(fèi)75萬t標(biāo)煤中,公司消耗電力占總能源消費(fèi)量的3.58%,蒸汽占總能源消費(fèi)量的75.87%,焦炭占能源消費(fèi)總量的20.55%。純堿蒸汽能耗占綜合能耗約75%,其汽耗主要包括用來驅(qū)動(dòng)CO2氣壓縮機(jī)、真空機(jī)的中壓蒸汽和煅燒用中、低壓蒸汽,其乏汽作蒸氨和其它方面熱源用,還有補(bǔ)充蒸氨的低壓蒸汽以及鹽水、碳化等工序用的少量低壓汽。而蒸氨用汽約占總汽耗的90%,所以產(chǎn)品汽耗的高低取決于蒸氨汽耗。而蒸氨汽耗的高低又取決于優(yōu)化工藝及設(shè)備結(jié)構(gòu)。

1 用噴射原理回收廢液熱量及蒸餾塔結(jié)構(gòu)比較

1.1 蒸餾廢液熱量閃發(fā)回收手段

1)真空蒸餾工藝,不僅母液蒸餾采用較低壓力操作;同時(shí),以更高的真空直接閃發(fā)回收蒸餾廢液的二次蒸汽,再用于淡液蒸餾系統(tǒng)。

2)用新鮮蒸汽以噴射的方法在閃發(fā)器內(nèi)引成真空,使高溫的蒸餾廢液因降壓而閃發(fā)出蒸汽。這樣所取得的二次蒸汽可以根據(jù)膨脹壓力的高低直接用于母液蒸餾塔,也可以用于淡液蒸餾。

3)將高溫蒸餾廢液經(jīng)澄清處理后,借熱交換器來制取熱水,這種熱水可以用作鍋爐用水、生產(chǎn)工藝用水、也可以用作冬季采暖。

采用真空或噴射方法降壓膨脹以回收蒸餾廢液熱量,可以是一級(jí)閃發(fā),也可以是二級(jí)、三級(jí)閃發(fā),閃發(fā)級(jí)數(shù)越多,顯然可以回收的蒸汽量也就越多。

在以蒸汽噴射作動(dòng)力的閃發(fā)過程,若系配合壓力蒸餾工序,那么一般情況下,一級(jí)閃發(fā)大致可以回收蒸汽量為150～180 kg/t;若選用三級(jí)閃發(fā),最大回收蒸汽可達(dá)400 kg/t左右;但回收量越多,技術(shù)上和使用管理上的難度就更大些。

實(shí)踐證明,用噴射原理回收廢液熱量,用于單塔單系列容易達(dá)到預(yù)期效果,這樣的配置,操作穩(wěn)定性高。

1.2 蒸餾塔結(jié)構(gòu)比較

塔的能力大小,很大程度上取決于設(shè)備因素,及選擇適用的設(shè)備型式和合理的尺寸,股份公司原設(shè)計(jì)蒸餾塔為填料塔,由于其蒸量小且浪費(fèi)能源,故對其進(jìn)行改造,將其改成篩板塔,既增加了設(shè)備處理能力,又節(jié)約了蒸汽,同時(shí)延長了蒸餾塔的運(yùn)行周期。

2 現(xiàn) 狀

近幾年,股份公司為降低蒸氨汽耗,改進(jìn)工藝操作和完善設(shè)備結(jié)構(gòu),開發(fā)和引進(jìn)節(jié)汽技術(shù)而不遺余力,并取得了一定的效果。塔頂出氣和塔底廢液的余熱回收情況不是很好,采用噴射方法降壓膨脹以回收蒸餾廢液熱量,采用一級(jí)、二級(jí)閃發(fā)并聯(lián)回收方式,若個(gè)別塔況有變化,塔與塔之間影響很大,影響操作,影響蒸餾塔蒸餾效率。若熱泵驅(qū)動(dòng)熱源壓力及溫度不符合熱泵使用條件,同樣也影響蒸餾用汽。所以蒸氨汽耗與其它先進(jìn)企業(yè)汽耗有差距。我們繼續(xù)對蒸氨系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造。

3 優(yōu)化改造及效益

3.1 蒸餾廢熱回收系統(tǒng)工藝及設(shè)備結(jié)構(gòu)改造

1)由原來的并聯(lián)回收方式改為單塔回收方式

進(jìn)入蒸氨塔的能量,除了一部分消耗于過程所需的反應(yīng)熱外,很大一部分則由廢液排出,廢液溫度為110～113℃,出塔前,其上空壓力為39.2～58.8 kPa(表壓),所以回收其熱量尤為重要。

蒸餾工序是制堿過程能耗最大的工序,對該工序生產(chǎn)過程的優(yōu)化直接關(guān)系到整個(gè)生產(chǎn)過程的節(jié)能效果,進(jìn)入蒸餾塔的能量除一部分用于過程所需的反應(yīng)熱外,很大一部分由廢液帶出,可以采取措施回收這部分能量。目前各個(gè)廠家都采用不同的方式對蒸餾廢液所帶能量進(jìn)行回收,其中濰坊堿廠采用真空蒸餾方式回收效果較好,但真空蒸餾改造投資巨大。我公司原有閃蒸系統(tǒng)因熱泵效率較低,加上回收工藝流程的不合理,造成系統(tǒng)運(yùn)行效果較差并影響蒸餾塔的正常運(yùn)行。與西南交大合作對熱泵進(jìn)行優(yōu)化改造,由原來的并聯(lián)回收方式改為單塔回收方式,減少塔與塔之間的互相影響,針對不同塔況分別進(jìn)行回收,力爭做到該系統(tǒng)的廢熱零排放?？稍黾踊厥照羝?。根據(jù)公司目前實(shí)際生產(chǎn)情況,股份公司與西南交大合作對熱泵實(shí)施優(yōu)化改造,在以0.5 MPa蒸汽為動(dòng)力源的情況下,調(diào)整噴嘴參數(shù),使其吸入比λ≥2,在新上9#蒸餾塔做生產(chǎn)試驗(yàn),根據(jù)試驗(yàn)參數(shù)不斷改進(jìn)熱泵參數(shù)及回收流程,試驗(yàn)成功。并且在 2008 年已實(shí)施 1#、2#、9#、7#、8#蒸餾塔改造。2009年繼續(xù)改造 3#、4#、5#、6#蒸餾塔 ,完成對整個(gè)系統(tǒng)的改造。

2)泡罩塔改篩板塔

篩板塔較之泡罩塔具有母液處理能力大、廢液含氨低、蒸汽耗量低的優(yōu)點(diǎn)。篩板塔噸堿蒸氨汽耗為1.8 t,泡罩塔噸堿蒸氨汽耗為2.0 t,將原2#蒸餾塔由傳統(tǒng)的泡罩塔改成φ3000的篩板蒸餾塔,預(yù)灰桶擴(kuò)容。2008年4月設(shè)備投用并實(shí)施運(yùn)行。篩板式蒸餾塔母液處理能力230 m3/h,母液當(dāng)量6.4 m3/t堿。篩板塔噸堿蒸氨汽耗較泡罩塔低0.2 t。2008年4月底至2009年6月,該項(xiàng)目實(shí)施后節(jié)能效果非常好。還將繼續(xù)改造泡罩蒸餾塔為篩板蒸餾塔,增加其蒸量,提高生產(chǎn)能力,延長運(yùn)轉(zhuǎn)周期,減少汽耗。

3)效益分析

2008年蒸餾用汽單耗1748 kg/t堿。

2009年1～6月蒸餾用汽單耗累計(jì)1714 kg/t堿。

經(jīng)濟(jì)效益:(1.748-1.714)×200×0.8658×120=700萬元

3.2 壓縮汽輪機(jī)背壓系統(tǒng)升級(jí)改造

結(jié)合氨的分解蒸出的優(yōu)化條件之一是足夠高的溫度與適當(dāng)?shù)牡蛪骸，F(xiàn)階段,蒸餾熱泵用熱源為0.245 MPa蒸汽,但熱泵驅(qū)動(dòng)熱源壓力為0.5～0.3 MPa。隨著生產(chǎn)負(fù)荷的提高,低壓蒸汽過剩,利用率下降的矛盾日漸突出。故應(yīng)提高熱泵驅(qū)動(dòng)熱源,達(dá)到熱泵使用條件,提高熱泵效率,提高蒸餾溫度,從而提高蒸餾效率。因此,將10#、11#汽輪背壓汽由原來0.3 MPa提高到0.5 MPa,去6#、7#蒸餾塔熱泵。項(xiàng)目投用后,達(dá)到低壓蒸汽科學(xué)、合理梯級(jí)利用效果,提高熱泵驅(qū)動(dòng)動(dòng)力,提高熱泵效率,穩(wěn)定蒸餾塔工況,降低蒸餾汽耗。

圖1、2分別為壓縮汽輪機(jī)背壓系統(tǒng)改造前、后流程圖。

預(yù)計(jì)效益:500萬元

4 結(jié) 語

通過對蒸餾系統(tǒng)的設(shè)備及工藝的優(yōu)化改造,隨著項(xiàng)目的實(shí)施,蒸餾汽耗將大大降低,使噸堿能耗也有了較大幅度降低,并取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]大連化工研究設(shè)計(jì)院.純堿工學(xué),第二版[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004

TQ 114.161

:C

:1005-8370(2011)02-09-02

2010-05-18

林淑萍,大專文化,工程師,從事節(jié)能技術(shù)工作20余年。