合成爐低壓蒸汽綜合利用探討

高 偉，田亮亮，王奮斗

（陜西金泰氯堿化工有限公司，陜西榆林718100）

陜西金泰氯堿化工有限公司（以下簡稱“金泰氯堿”）22 萬t/a 燒堿裝置采用電解食鹽水的方法制備燒堿，電解生成的32%的燒堿送往固堿蒸發(fā)工序的液堿罐區(qū)， 濕氯氣和濕氫氣經(jīng)氯氫處理后送入合成爐，合成氯化氫氣體。

1 低壓蒸汽裝置產(chǎn)能

金泰氯堿合成爐采用SZL-1600 二合一石墨合成爐，副產(chǎn)蒸汽。2 條生產(chǎn)線裝置滿負荷運行時共產(chǎn)蒸汽16.95 t/h。

生產(chǎn)裝置冬季滿負荷運行時除合成爐產(chǎn)出的16.95 t/h 蒸汽外，還需自備熱電廠供應(yīng)8 t/h 低壓蒸汽，以滿足辦公和生產(chǎn)需求。

2 生產(chǎn)裝置區(qū)域低壓蒸汽用戶分布及使用情況

金泰氯堿地處陜西省米脂縣,位于黃土高原腹部、陜西省北部，屬于溫帶半干旱氣候區(qū)，四季分明，年平均氣溫8.5 ℃，極端最高氣溫38.2 ℃，極端最低氣溫-25.5 ℃。

生產(chǎn)裝置區(qū)域低壓蒸汽有以下用戶：辦公樓及生產(chǎn)區(qū)廠房暖氣供暖、鹽水工序、電解工序、氯乙烯合成工序、空壓冷凍工序、化水工序和污水處理工序。上述用戶除生產(chǎn)裝置區(qū)域需持續(xù)使用低壓蒸汽外，辦公樓及生產(chǎn)區(qū)廠房暖氣供暖每年4 月至10 月停止供暖。此時，熱電分廠低壓蒸汽停止供應(yīng)，合成爐副產(chǎn)蒸汽可滿足生產(chǎn)裝置需求，當?shù)蛪赫羝偣軌毫Ω哂?.14 MPa 時，為了保證裝置安全平穩(wěn)運行，氯化氫合成崗位采用蒸汽排空措施，降低低壓蒸汽總管壓力，確保裝置安全平穩(wěn)運行，滿負荷運行時排空2.8 t/h 蒸汽。

3 節(jié)約利用低壓蒸汽的方法選擇

金泰氯堿做了大量的現(xiàn)場現(xiàn)場論證，結(jié)合生產(chǎn)實際情況，制定2 套方案可供選擇。

方案一：利用一線電解裝置堿液中間槽的板式換熱器對32%燒堿進行加熱。板式換熱器用作電解裝置在大檢修或裝置長期停車后，電解槽開車前對堿液中間槽的32%燒堿加熱升溫，滿足電解槽注液需要，電解裝置正常生產(chǎn)時板式換熱器處于停運狀態(tài)，方案一工藝流程示意圖見圖1。

圖1 方案一工藝流程示意圖

板式換熱器（E0205）設(shè)備參數(shù)如下。

型號：ZEX50-200C，技術(shù)參數(shù)：Q=118 921 9 kcal/h F=5.2 m2，主體材料：316 L。利用板式換熱器加熱32%燒堿。

優(yōu)點：可有效利用低壓蒸汽，降低固堿蒸發(fā)工序的中壓蒸汽消耗。

缺點：（1）板式換熱器換熱面積太小，不能全部利用排空部分的低壓蒸汽。若全部利用需增加換熱器面積，或更換整臺換熱器；（2）堿液中間槽泵出口至固堿工序的管道材質(zhì)采用304 不銹鋼，32%堿液溫度過高對管道腐蝕將加大；（3）在電解工序加熱后距進入固堿效體蒸發(fā)前距離較遠， 熱量損失較大。

方案二：32%燒堿在進入固堿工序降膜蒸發(fā)器前加裝換熱器， 經(jīng)低壓蒸汽加熱后的32%燒堿直接進入降膜蒸發(fā)器蒸發(fā)， 方案二工藝流程示意圖見圖2。

優(yōu)點：減少從電解工序至固堿蒸發(fā)工序之間的熱量損耗，最大限度利用了低壓蒸汽，同時可以降低中壓蒸汽的消耗，不用考慮電解工序至固堿蒸發(fā)工序之間管道腐蝕問題。

圖2 方案二工藝流程示意圖

缺點：需新增一臺換熱器，投資費用較大，約30 萬元。

由于換熱器換熱面積過小，達不到工藝要求，若增加換熱器面積和方案一新增加板換價格接近，加上預(yù)熱后的32%燒堿會加大對電解至固堿工序堿管道的腐蝕，增大管道泄漏風(fēng)險，容易造成安全環(huán)保事件。由于電解至固堿工序32%堿管道長度較長，更換為更高材質(zhì)的管道（如316、316 L 等）會增加運行成本，故從安全環(huán)保、生產(chǎn)成本、設(shè)備及日常管理等方面綜合考慮采用方案二更加合理。

4 技術(shù)改造效益分析

根據(jù)合成爐設(shè)計數(shù)據(jù)，產(chǎn)1 t 100%氯化氫產(chǎn)生0.65 t 蒸汽，一線滿負荷按8 400 Nm3/h 計算，二線按滿負荷8 000 Nm3/h，一線每小時蒸汽產(chǎn)量為8.9 t，二線每小時蒸汽產(chǎn)量為8.05 t。一二線采暖季蒸汽基本無放空，采暖季以外一線放空較大，二線基本無放空，由于一線蒸汽流量計計量的為放空后的蒸汽，根據(jù)蒸汽流量顯示不采暖時蒸汽放空量為2.8 t/h。不采暖時低壓蒸汽放空造成了蒸汽浪費，為了充分利用熱量，計劃在32%燒堿管線，利用放空的低壓蒸汽對32%堿進行預(yù)熱。

通過查閱資料0.14 MPa、130 ℃低壓蒸汽焓值為2 732.7 kJ/kg，0.80 MPa、240 ℃中壓蒸汽焓值為2 928.6 kJ/kg。采暖季過后低壓蒸汽排空約為2.8 t/h，根據(jù)焓值換算成中壓蒸汽為2.6 t/h。

每年按7 個月計算（除采暖期）可節(jié)約中壓蒸汽：2.6×24×210=13 104（t）。

5 結(jié)論

低壓蒸汽的綜合利用，可提高系統(tǒng)熱能利用，減少中壓蒸汽消耗，進而節(jié)約裝置運行成本。該技術(shù)改造方案在現(xiàn)有的裝置基礎(chǔ)上小幅度改動，但帶來的效益以及減少的能源消耗卻相當可觀。以上改進措施的實施還要考慮企業(yè)自身的工藝特點，做到具體情況具體對待。