輕油裂解法生產(chǎn)氰化鈉工藝中裂解余熱利用

付艷娥，劉旭東，楊迎春

（贏創(chuàng)三征（營口）精細(xì)化工有限公司，遼寧營口115000）

輕油裂解法氰化鈉生產(chǎn)工藝是中國氰化鈉生產(chǎn)主要方法之一，其產(chǎn)能約占國內(nèi)氰化鈉生產(chǎn)總能力的60%以上［1］。贏創(chuàng)三征（營口）精細(xì)化工有限公司（以下簡稱“贏創(chuàng)三征”）采用輕油裂解法生產(chǎn)30%液體氰化鈉。輕油裂解溫度在1 400℃以上，裂解后的爐氣溫度在1 000℃以上，載熱爐氣需要冷卻系統(tǒng)降溫到60℃再與氫氧化鈉反應(yīng)生成氰化鈉液體。雖然在1996年通過改進(jìn)氨和輕油的預(yù)熱工藝［2］，利用了一部分裂解余熱，更多的熱量通過涼水塔排放到大氣中。贏創(chuàng)三征在2009年初開始將裂解爐循環(huán)水整合在一起，與其他的設(shè)備循環(huán)水分離，采用閉路循環(huán)，用板式換熱器調(diào)節(jié)循環(huán)水溫度，用于氨氣緩沖罐加熱、鍋爐原水箱加熱、全公司供暖，取消用鍋爐蒸汽供暖工藝。節(jié)能效益顯著，設(shè)備運(yùn)行周期延長。

1 液體氰化鈉生產(chǎn)過程及廠區(qū)采暖描述

1.1 液體氰化鈉生產(chǎn)過程

液氨經(jīng)過氨蒸發(fā)器第一步汽化后，用管道輸送至氨二次蒸發(fā)器二次汽化，確保液氨汽化充分后到爐前氨預(yù)熱器進(jìn)行進(jìn)一步加熱；來自輕油罐區(qū)的輕油，經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)投入量。通過輕油預(yù)熱器預(yù)熱后的油氣與氨氣進(jìn)行混合，在氨油混合預(yù)熱器里進(jìn)一步預(yù)熱，溫度達(dá)到260℃后經(jīng)裂解爐底部下氣室進(jìn)入裂解爐膛，使石油焦粒沸騰、三相電極放電，由電能轉(zhuǎn)換成熱能使溫度達(dá)到1 450℃左右，促使汽化后的混合物料在爐內(nèi)進(jìn)行裂解反應(yīng)生成氰化氫氣體。經(jīng)裂解爐反應(yīng)后夾帶著一定焦粒粉塵的氰化氫氣體，靠真空泵的微負(fù)壓帶動(dòng)，經(jīng)換熱器換熱后在旋風(fēng)除塵器中對(duì)氣體中夾帶的焦灰進(jìn)行粗濾，冷卻器冷卻后經(jīng)布袋除塵器進(jìn)行精濾后進(jìn)入吸收器與氫氧化鈉反應(yīng)，氰化鈉成品經(jīng)打料泵送至氰化鈉儲(chǔ)罐，含氫尾氣經(jīng)凈化處理后送往合成氨車間加工成液氨。過程已實(shí)現(xiàn)DCS控制，能夠做到無廢水廢氣排放。

1.2 廠區(qū)采暖

改造前廠房全部采用蒸汽取暖，冷凝水也不回收，采暖期又長，耗能較高；其他設(shè)施供暖采用熱水，但整個(gè)熱源是由蒸汽鍋爐供給，消耗大量煤資源。

2 裂解余熱利用改造內(nèi)容

2.1 裂解爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng)改造

將裂解爐循環(huán)水整合，與其他的設(shè)備循環(huán)水分離，采用閉路循環(huán)，用板式換熱器調(diào)節(jié)循環(huán)水溫度，將原來裂解爐回水由40℃提高到65～70℃。該循環(huán)水用途：1）供給生產(chǎn)車間需要加熱的氨氣緩沖罐；2）給鍋爐原水箱加熱，提高鍋爐采暖用水溫度，對(duì)全公司采暖系統(tǒng)進(jìn)行供暖。由于循環(huán)水系統(tǒng)是閉路循環(huán)，采用的是軟化水，設(shè)備不結(jié)垢，換熱效果好，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)周期延長一倍；氰化鈉車間停裂解爐時(shí)間減少，氰化鈉產(chǎn)量增加，單耗下降，并提高了安全系數(shù)。

2.2 廠區(qū)供暖改造工藝

采暖全部改為用裂解余熱供暖，同時(shí)取消了用鍋爐蒸汽供暖形式。工藝流程簡述：儲(chǔ)水池的水經(jīng)水泵吸入，加壓，經(jīng)板式換熱器（可調(diào)整溫度）給裂解爐供軟化水，軟化水經(jīng)裂解爐加熱溫度升高 （一般為65～70℃），一部分回儲(chǔ)水池再循環(huán)；一部分向鍋爐房采暖循環(huán)水箱供水（自控），再向需要加熱的設(shè)備供熱水，經(jīng)各設(shè)備冷卻后回到儲(chǔ)水池，然后再循環(huán)。

3 能效測算

3.1 裂解反應(yīng)熱量計(jì)算

基本數(shù)據(jù)：年產(chǎn)6萬t30%液體氰化鈉。輸入裂解爐的熱量（以生產(chǎn)1 t產(chǎn)品計(jì)）：原料帶入103 472 kJ，電能輸入 3 060 000 kJ；輸出熱量：爐氣帶出902 452 kJ，裂解需熱 1 105 444 kJ， 焦灰?guī)С?08 489 kJ，循環(huán)冷卻水帶走熱量（包括熱損失）1 047 087 kJ。

本項(xiàng)目采暖期氰化鈉總產(chǎn)量可達(dá)70 000 t。1 t標(biāo)準(zhǔn)煤產(chǎn)生的熱量為2.927×107kJ，生產(chǎn)氰化鈉過程可放出的熱量Q為：

3.2 氰化鈉裂解爐余熱利用后節(jié)能估算

3.2.1 用于氨緩沖罐加熱節(jié)能量△Ea

本項(xiàng)目氨氣緩沖罐為10臺(tái)，全年使用天數(shù)200d，每臺(tái)氨氣緩沖罐加熱需要蒸汽量為0.11 t/h，經(jīng)測算，鍋爐燃燒1 t阜新煤，可產(chǎn)生3.5 t蒸汽（考慮鍋爐效率）。阜新煤低位燃燒值為16 800 kJ/kg。本項(xiàng)目氨氣緩沖罐年需要蒸汽量為：

年耗燃煤量為：

氨緩沖罐加熱需求量△Ea為：

3.2.2 氰化鈉余熱用于項(xiàng)目廠區(qū)采暖節(jié)能量△Eb

廠區(qū)年采暖周期為6個(gè)月，其中4個(gè)月處于冬季期，2個(gè)月處于春季期。廠區(qū)采暖面積為32 000.37 m2，廠區(qū)全天采暖，冬季期采暖負(fù)荷取70 W/m2，春季期采暖負(fù)荷取60 W/m2。

廠區(qū)采暖期采暖用熱量為：

廠區(qū)年采暖期采暖需求總熱量：

原采暖使用熱水來自于蒸汽換熱，鍋爐房提供蒸汽在換熱站通過汽-水換熱器換熱，換得采暖熱水后，用于廠區(qū)供暖，換熱器效率為80%。廠區(qū)采暖實(shí)際需求總熱量′為：

經(jīng)測算，氰化鈉余熱利用節(jié)能改造后，年可節(jié)約的測算節(jié)能量△E為：

4 存在的問題及改進(jìn)意見

余熱主要用于冬季取暖，在冬季余熱利用率為91.16%，但在非采暖期，余熱還是通過涼水塔引入環(huán)境中，沒有充分利用。企業(yè)應(yīng)進(jìn)一步研究、探討回收利用途徑，取得更多的節(jié)能效益。提出3點(diǎn)建議：1）余熱引入鍋爐對(duì)鍋爐水進(jìn)行預(yù)熱；2）余熱以熱水形式引入廢水車間代替蒸汽加熱設(shè)備；3）余熱以熱水形式供給職工浴池加熱洗澡水。

5 結(jié)語

輕油裂解法生產(chǎn)氰化鈉裂解余熱代替蒸汽給廠區(qū)取暖及部分設(shè)備加熱，不僅年節(jié)省2 282.76 t標(biāo)煤，給企業(yè)帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益，還能減少鍋爐煙塵的排放量，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益的雙贏。

［1］程北飛.簡析輕油裂解法氰化鈉生產(chǎn)工藝的環(huán)境影響［J］.化工安全與環(huán)境，2010 （33）：17.

［2］葉菊明.輕油裂解爐余熱利用［J］.上海節(jié)能，1994（5）：14-16.