溴化鋰制冷機(jī)組在乙醛聯(lián)產(chǎn)丁烯醛生產(chǎn)中的應(yīng)用

王廣榮

(臨沂市金沂蒙生物科技有限公司，山東 臨沂 276700)

溴化鋰制冷機(jī)組以蒸汽、熱水及其它各種余熱為熱源，達(dá)到介質(zhì)冷卻的目的，具有自動(dòng)化控制程度高、能耗少、制冷效果好，安裝、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于化工、醫(yī)藥、機(jī)械制造行業(yè)及商場(chǎng)、學(xué)校、賓館等一系列公共設(shè)施中。

傳統(tǒng)乙醇催化氧化法乙醛聯(lián)產(chǎn)丁烯醛生產(chǎn)中，由于乙醛的特殊性(沸點(diǎn)20.8℃，易揮發(fā))，乙醇氧化反應(yīng)后含有乙醛、乙醇等的混合氣體，傳統(tǒng)工藝中使用螺桿式壓縮制冷機(jī)為混合氣體吸收過程提供制冷機(jī)組；在傳統(tǒng)丁烯醛生產(chǎn)過程中，同樣采用螺桿式壓縮制冷機(jī)為生產(chǎn)過程提供冷量。采用蒸汽型溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組替代傳統(tǒng)的螺桿式壓縮制冷機(jī)，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

1 工藝流程

1.1 乙醛聯(lián)產(chǎn)丁烯醛生產(chǎn)

乙醛聯(lián)產(chǎn)丁烯醛裝置中，乙醛生產(chǎn)采用乙醇催化氧化法工藝。該工藝以乙醇為原料，以銀為催化劑，在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行氧化反應(yīng)生成乙醛?？偡磻?yīng)方程式為：

CH3CH2OH+1/2O2→CH3CHO+H2O+173.1kJ/mol

原料乙醇進(jìn)入蒸發(fā)器經(jīng)空氣攪拌、加熱蒸發(fā)后，再經(jīng)過熱、過濾進(jìn)入氧化器，在高溫及銀催化劑的作用下反應(yīng)生成乙醛氣體，氣體經(jīng)冷凝、冷卻后進(jìn)入乙醛吸收塔吸收，未被吸收的N2、H2、CO、CH4等不凝氣體至燃燒爐燃燒處理后達(dá)標(biāo)排放。為保證氣體被水充分吸收，設(shè)置塔外換熱器，冷介質(zhì)冷量由螺桿式壓縮制冷機(jī)提供。

考慮到傳統(tǒng)的螺桿式壓縮制冷機(jī)存在用電量高、制冷效果差、設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用高等缺陷。采用自動(dòng)化程度高、制冷效果好的溴化鋰機(jī)組，可以對(duì)系統(tǒng)內(nèi)低熱值熱水、低壓蒸汽等熱源進(jìn)行余熱利用，配套設(shè)計(jì)新型溴化鋰吸收式冷水機(jī)組。與乙醛生產(chǎn)配套的熱水型溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組的兩種熱源是裝置利用后的低熱值熱水和廢水，與丁烯醛生產(chǎn)配套的蒸汽型溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組的熱源是脫水塔和初餾塔的廢蒸汽，制取的冷凍水分別供乙醛吸收塔塔外換熱器和丁烯醛裝置乙醛縮合塔、丁烯醛初餾塔塔頂乙醛冷凝器使用，不足部分仍由螺桿式壓縮制冷機(jī)提供。

1.2 冷凍水循環(huán)流程

1.2.1 乙醛裝置熱水型溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組

此熱水型溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組為二段式結(jié)構(gòu)，兩種熱源分別是裝置利用后80～90℃的低熱值熱水和酒精回收塔75～85℃低溫外排廢水。來自裝置的熱水和廢水分別由泵加壓后送至冷水機(jī)組內(nèi)，換熱后熱水再返回系統(tǒng)，廢水送到污水處理場(chǎng)。經(jīng)冷水機(jī)組余熱利用后，一方面可以充分利用余熱、降低系統(tǒng)生產(chǎn)電耗，另一方面由于外排廢水溫度降低，大大減少配套污水治理負(fù)荷，減少對(duì)環(huán)境影響，有利于節(jié)能減排。

脫鹽水自冷水流出，經(jīng)冷水泵加壓、溴化鋰機(jī)組冷卻后，產(chǎn)生7～10℃的冷凍水，供給乙醛裝置吸收塔外冷卻器使用。冷凍水換熱后溫度上升至15～20℃，返回冷水槽，再次通過冷凍水泵加壓、溴化鋰冰機(jī)冷卻后輸送至生產(chǎn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)冷凍水閉路循環(huán)。

1.2.2 丁烯醛裝置蒸汽型溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組

該蒸汽型溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組熱源由通過脫水塔和初餾塔的蒸汽經(jīng)換熱后產(chǎn)生的廢蒸汽來提供。廢蒸汽經(jīng)蒸汽型溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組后產(chǎn)生的冷凝水送入乙醛熱水系統(tǒng)。經(jīng)廢蒸汽經(jīng)冷水機(jī)組余熱利用后，可以充分利用余熱，降低丁烯醛裝置用電消耗。

脫鹽水自水槽流出，經(jīng)冷水泵加壓、溴化鋰機(jī)組冷卻后，產(chǎn)生7～10℃的冷凍水，供給裝置內(nèi)使用。冷凍水自各冷凝、冷卻器流出后，溫度會(huì)上升至15～20℃，返回至水槽，再次通過冷凍水泵加壓、溴化鋰冰機(jī)冷卻后輸送至生產(chǎn)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)冷凍水的閉路循環(huán)。

1.2.3 溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組日常運(yùn)行及維護(hù)

1.2.3.1 溴化鋰水溶液的管理

由于溴化鋰溶液的特殊物性(溴化鋰溶液溫度過低時(shí)溶解度會(huì)降低，造成溴化鋰析出)，應(yīng)注意冷凍水溫度不能過低，正常操作時(shí)溫度嚴(yán)禁低于5℃，一般設(shè)定夏季7～10℃，冬季9～12℃。并且因溴化鋰溶液中添加了緩蝕劑和堿度調(diào)整劑等，必須定期由專業(yè)技術(shù)人員對(duì)溶液進(jìn)行取樣分析，根據(jù)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。

1.2.3.2 水質(zhì)管理

必須進(jìn)行水處理，否則換熱管內(nèi)產(chǎn)生水垢附著或腐蝕等情況，不但會(huì)影響機(jī)組正常運(yùn)行，效率下降，還易造成事故。同時(shí)加強(qiáng)配套涼水塔的水質(zhì)管理，減少水垢的產(chǎn)生。

1.2.3.3 定期檢查

按設(shè)備廠家制訂的檢查方案，做好定期檢查，及早發(fā)現(xiàn)問題，查找原因，延長(zhǎng)機(jī)組使用壽命，并能保持良好的性能，充分發(fā)揮制冷能力。按日、月、季度、年進(jìn)行定期檢查，并形成記錄。

2 經(jīng)濟(jì)效益分析

溴化鋰制冷機(jī)組投用后，最重要的作用是系統(tǒng)用電量減少，配套螺桿壓縮制冷冰機(jī)運(yùn)行臺(tái)時(shí)大幅度降低；另一個(gè)作用是有利于節(jié)能減排，可充分利用裝置余熱，降低外排廢水溫度。

乙醛裝置：該熱水型溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組，配套螺桿壓縮制冷冰機(jī)，年運(yùn)行時(shí)間按7200h計(jì)，每年節(jié)約電量約864000kWh，用電價(jià)格按0.83元/kWh計(jì)，則每年節(jié)約資金71.7萬元。即通過使用熱水型溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組，僅從節(jié)電角度就可節(jié)約資金71.7萬元。

丁烯醛裝置：蒸汽型溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組，配套螺桿壓縮制冷冰機(jī)，年運(yùn)行時(shí)間按7200h計(jì)，每年節(jié)約電量約720000kWh，用電價(jià)格按0.83元/kWh計(jì)，則每年節(jié)約資金59.8萬元。1年內(nèi)即可收回全部投資。

綜上所述，乙醛聯(lián)產(chǎn)丁烯醛生產(chǎn)裝置使用溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組后，從節(jié)電角度可節(jié)約資金共131.5萬元。

3 存在問題與建議

3.1 冬季連續(xù)運(yùn)行

受溴化鋰溶液溶解度的制約，裝置改造設(shè)計(jì)時(shí)將溴化鋰制冷機(jī)組設(shè)計(jì)安裝在室內(nèi)，并增設(shè)供暖設(shè)施，同時(shí)在不影響溴化鋰制冷效果的前提下，適當(dāng)減少循環(huán)水用量，以提高溴化鋰機(jī)組內(nèi)部溫度，滿足溴化鋰制冷冰機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行條件。

3.2 抽氣閥易內(nèi)漏

溴化鋰制冷機(jī)組在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)抽氣閥出現(xiàn)內(nèi)漏現(xiàn)象，機(jī)組抽氣閥為隔膜閥，對(duì)機(jī)組抽氣完畢后，關(guān)閥力度較大會(huì)出現(xiàn)隔膜閥膠墊破損現(xiàn)象，造成空氣漏入機(jī)組。因此在抽氣總管上增加密封性能更好的新式閥門，避免導(dǎo)致空氣漏入機(jī)組。

3.3 結(jié)垢和銹蝕

溴化鋰制冷機(jī)組在使用過程中，會(huì)在冷凝器和吸收器中產(chǎn)生結(jié)垢，水系統(tǒng)滋生藻類進(jìn)而產(chǎn)生粘泥，機(jī)組出現(xiàn)嚴(yán)重銹蝕等問題。為保證機(jī)組長(zhǎng)周期、高效運(yùn)行，需按設(shè)備廠家制定的維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃，最好與專業(yè)維護(hù)保養(yǎng)廠家簽訂合同，對(duì)機(jī)組進(jìn)行定期維護(hù)和保養(yǎng)，并由專業(yè)的清洗公司對(duì)機(jī)組內(nèi)部及吸收器和冷凝器的列管進(jìn)行清洗。

4 結(jié)語

通過在乙醛聯(lián)產(chǎn)丁烯醛生產(chǎn)裝置中推廣應(yīng)用溴化鋰制冷機(jī)組，可實(shí)現(xiàn)能源的綜合利用，降低生產(chǎn)成本。