氯氣-鹽水熱交換節(jié)能效果評(píng)價(jià)

王文峰，陳建剛（山東新龍集團(tuán)有限公司，山東壽光262709）

?

氯氣-鹽水熱交換節(jié)能效果評(píng)價(jià)

王文峰，陳建剛
（山東新龍集團(tuán)有限公司，山東壽光262709）

摘要：通過(guò)對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行改造，高溫氯氣的熱能被低溫鹽水利用，節(jié)省蒸汽的同時(shí)，氯氣得以降溫除水，實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效的目的。

關(guān)鍵詞：熱交換；節(jié)能技改；效益

1　生產(chǎn)裝置概況

山東新龍集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)山東新龍）氯堿廠離子膜燒堿設(shè)計(jì)產(chǎn)能為25萬(wàn)t/a，2009年底開(kāi)工建設(shè)，2010年11月第一期投產(chǎn)，2012年9月第二期投產(chǎn)，在線實(shí)際產(chǎn)能達(dá)到20萬(wàn)t/a。配套鹽水精制裝置有浮上澄清桶、頗爾膜過(guò)濾器、螯合樹(shù)脂塔；電解生產(chǎn)裝置選用英國(guó)INEOS公司的BICHLORTM高電密自然循環(huán)復(fù)極式電解槽，共8臺(tái)；氯氫處理裝置有洗滌塔、冷卻器、透平機(jī)、氫壓機(jī)、水霧-酸霧捕集器等。

2　實(shí)施節(jié)能技改

2.1技改前生產(chǎn)工藝

過(guò)濾后的一次鹽水，溫度大約在53℃，經(jīng)過(guò)板式換熱器進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)后，溫控在60℃，進(jìn)螯合樹(shù)脂塔進(jìn)行二次精制，達(dá)到入槽標(biāo)準(zhǔn)后輸送至電解工序，用于電解生產(chǎn)。

電解生產(chǎn)出的83℃的被水蒸氣飽和的高溫濕氯氣在18.5 kPa壓力下經(jīng)過(guò)氯氣洗滌塔、冷卻器、捕霧器、填料塔、泡罩塔進(jìn)行逐級(jí)降溫、干燥處理，經(jīng)透平機(jī)壓縮輸送至下游工序。

2.2技改后生產(chǎn)工藝

在氯氣處理工序安加1臺(tái)列管式全鈦材質(zhì)換熱器（3臺(tái)舊鈦冷整合改造成1臺(tái)、總換熱面積421m2），一次鹽水工序輸送過(guò)來(lái)的過(guò)濾鹽水，不再經(jīng)過(guò)之前板式換熱器進(jìn)行蒸汽加熱調(diào)溫，而是直接進(jìn)入列管式換熱器，與電解產(chǎn)出的高溫濕氯氣間接進(jìn)行熱量交換。一次鹽水部分被加熱后溫度升高至65℃，通過(guò)旁路53℃的鹽水調(diào)溫至60℃后進(jìn)入螯合樹(shù)脂塔進(jìn)行二次精制；高溫濕氯氣通過(guò)換熱器降溫后再進(jìn)入洗滌塔、冷卻器、捕霧器、填料塔、泡罩塔等進(jìn)行除濕干燥處理，通過(guò)熱交換器后出洗滌塔的氯氣溫度由之前的45℃降至36℃，見(jiàn)圖1。

圖1　技術(shù)改造后生產(chǎn)工藝

2.3技改節(jié)能效益計(jì)算及效果評(píng)價(jià)

2.3.1鹽水加熱節(jié)省蒸汽效益計(jì)算

按實(shí)際年產(chǎn)20萬(wàn)t/a燒堿產(chǎn)能計(jì)算。

（1）實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)

鹽水-氯氣換熱器投運(yùn)后經(jīng)實(shí)際監(jiān)控測(cè)量，在鹽水流量為260m3/h的條件下，經(jīng)過(guò)熱交換器加熱并調(diào)整后鹽水溫度由53℃升高至60℃，溫度升為7℃。

20萬(wàn)t/a燒堿產(chǎn)能每小時(shí)100%燒堿產(chǎn)量為200 000÷8 000=25（t）。

（2）計(jì)算依據(jù)

加熱用蒸汽0.8 MPa時(shí)，蒸汽氣化潛熱為2 050.8 kJ/kg，305 g/L鹽水的比熱為3 886 kJ/m3［1］。

（3）計(jì)算過(guò)程

鹽水每升高1℃，需要熱量為：

Q=cm△t=260×1×3 886=1 010 360（kJ/h）

可節(jié)約蒸汽量為：

1 010360÷2 050.8=492.67（kg/h）

噸堿節(jié)約蒸汽量為：492.67÷25=19.71（kg）

全年可節(jié)約蒸汽量為：

19.71×200 000÷1 000=3 942（t）

按照每噸蒸汽168元計(jì)算可節(jié)省資金：

3 942×168=66.23（萬(wàn)元）

按正常生產(chǎn)要求，鹽水二次精制溫度控制在60℃，則鹽水升高7℃全年節(jié)省費(fèi)用為463.61萬(wàn)元。

因夏季生產(chǎn)時(shí)熱損失相對(duì)較少，一次鹽水在不加熱的情況下溫度即能滿(mǎn)足二次精制的要求，故全年熱交換器實(shí)際使用時(shí)間為9個(gè)月（去除6、7、8月），計(jì)算9個(gè)月的節(jié)省費(fèi)用為347.7萬(wàn)元。

2.3.2溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組節(jié)約蒸汽效益計(jì)算

（按20萬(wàn)t/a燒堿產(chǎn)能計(jì)算）

氯氣通過(guò)交換器溫度降低后減輕了后序鈦冷卻器的負(fù)荷，相應(yīng)減少了溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組的蒸汽消耗量。

（1）實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)

在其他情況不變的情況下，氯氣洗滌塔出口溫度在投入運(yùn)行前為45℃，投入運(yùn)行后溫度為36℃，考慮冬、夏季節(jié)因素影響，溫度下降值約為9℃。

（2）計(jì)算依據(jù)

氯氣純度為97%，3%為雜質(zhì)空氣；45℃時(shí)氯中含水為0.026 2 kg/kg Cl2；36℃時(shí)氯中含水為0.014 7 kg/kg Cl2；45℃時(shí)氯氣的定壓比熱Cp1：34.64 kJ/kmol℃，水蒸氣熱焓：2 582.9 kJ/kg，雜質(zhì)空氣熱焓：0.242 kcal/kg℃；

36℃時(shí)氯氣的定壓比熱Cp2：34.55kJ/kmol℃，水蒸氣熱焓2 565kJ/kg，雜質(zhì)空氣熱焓0.242kcal/kg℃［2］。

（3）計(jì)算過(guò)程

a.45℃時(shí)濕氯氣組成

氯氣量：885 kg/tNaOH；雜質(zhì)空氣量：11.18（kg/t NaOH）；水蒸氣量：23.187（kg/tNaOH）；

b.36℃時(shí)濕氯氣組成

氯氣量：885 kg/tNaOH；雜質(zhì)空氣量：11.18（kg/t NaOH）；水蒸氣量：13（kg/tNaOH）；

c.45℃時(shí)氯氣熱量

氯氣熱量Q1=19 430.1（kJ）；

水蒸汽熱量Q2=59 889.7（kJ）；

雜質(zhì)空氣熱量Q3=510.1（kJ）；

d.36℃時(shí)氯氣熱量

氯氣熱量Q4=15 503.7（kJ）；

水蒸汽熱量Q5=3 345（kJ）；

雜質(zhì)空氣熱量Q6=408.1（kJ）；

e.年可節(jié)省制冷量Q= 6 114 620 000（kJ）；

f.年可節(jié)約費(fèi)用

節(jié)約蒸汽用量為：4 259.1 t（溴化鋰機(jī)組熱效率值按70%算），按每噸蒸汽168元計(jì)算節(jié)省資金：71.55萬(wàn)元。

2.3.3工藝改造投資情況

（1）鈦冷改造費(fèi)用73萬(wàn)元，3臺(tái)舊鈦冷費(fèi)用為27萬(wàn)元；

（2）使用的材料費(fèi)用約為139.88萬(wàn)元；

（3）安裝費(fèi)用20.55萬(wàn)元；

以上改造投資費(fèi)用合計(jì)約為260萬(wàn)元。

2.3.4技改節(jié)能效益情況

改造投資費(fèi)用共計(jì)約為260萬(wàn)元，根據(jù)鹽水升高7℃計(jì)算，年可節(jié)約費(fèi)用為419.25萬(wàn)元，當(dāng)年不但能收回投資費(fèi)用，還能節(jié)省近160萬(wàn)元的成本，第二年乃至往后每年可直接節(jié)省419.25萬(wàn)元以上的成本費(fèi)用。

3　結(jié)語(yǔ)

山東新龍通過(guò)以上生產(chǎn)工藝調(diào)整和改進(jìn)，節(jié)能增效成果顯著。目前裝置生產(chǎn)連續(xù)穩(wěn)定，運(yùn)行成本比以前大大降低，極合適宜的體現(xiàn)了集團(tuán)公司“實(shí)施精細(xì)化管理”和“向管理要效益”的宗旨。

參考文獻(xiàn)：

［1］北京石油化工工程公司.氯堿工業(yè)理化常數(shù)手冊(cè).1988，11：37-39，339-341，910-927.

［2］王志魁、莫錫榮，等.化工原理.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1987第一版：361-387.

Evaluation of energy saving effect due to chlorine-brine heat exchange

WANG Wen-feng，CHEN Jian-gang
（ShanDong ShinLon Group Co，Ltd.，Shouguang 262709，China）

Abstract：Improving manufacturing process，the heat of higher temperature Chlorine is used by lower temperature brine.Not only saving the steam，but also at the same time cooling temperature & removing water，We achieved the purpose of energy saving and efficiency increasing.

Key words：heat exchange，technical transformation of energy saving；efficiency

中圖分類(lèi)號(hào)：TK11+5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1009-1785（2016）05-0041-02

收稿日期：2015-04-27