苯乙烯工藝冷凝液熱能的綜合利用

【摘 ?要】苯乙烯工藝冷凝液出水溫度在80℃，經(jīng)過換熱器（用循環(huán)水）冷卻到40℃左右后作為循環(huán)水補水使用，水量約75噸/小時，因溫度高于工業(yè)水溫度，增加了循環(huán)水裝置的熱負荷;同時，在夏季期間循環(huán)水溫度高，加上生產(chǎn)系統(tǒng)中部分冷凝器存在結(jié)垢，導(dǎo)致工藝側(cè)溫度無法完全冷卻，系統(tǒng)惡性循環(huán)。苯乙烯工藝凝液COD正常<40mg/l，高于工業(yè)水COD（約10mg/l），為了去除其中的COD，保證循環(huán)水裝置的穩(wěn)定運行，在循環(huán)水中補加氧化性殺菌劑（消耗約1.5噸/天），使得循環(huán)水中氯離子偏高（正常運行在340 mg/l左右），若發(fā)生冷卻器泄漏，會造成苯乙烯裝置催化劑損傷。針對以上問題，通過建一套反滲透裝置、增加凝液換熱器及在線檢測設(shè)備等監(jiān)控手段，確保將工藝冷凝液中COD去除后作為鍋爐補水的脫鹽水，達到熱能綜合利用效果。

【關(guān)鍵詞】RO反滲透制脫鹽水;COD去除;熱能綜合利用

引言

苯乙烯全國合計二十余家企業(yè)，其生產(chǎn)中產(chǎn)生的工藝凝液工藝均采取粗苯乙烯冷凝器出來的油相和水相冷凝液進入到粗苯乙烯分離罐中進行油水分離，分離出來的水相被直接送往汽提塔C-2304中蒸汽汽提除去其含有的少量的烴類，該工藝凝液水出水溫度80℃左右，水中總有機碳小于1Pmm，COD正常<40mg/l，目前行業(yè)內(nèi)常規(guī)采用直排或者降溫后作為循環(huán)水補水使用，造成了能源及其他藥物的浪費（作為循環(huán)水補水需循環(huán)水中補加氧化性殺菌劑）。

1.苯乙烯裝置工藝凝液經(jīng)反滲透處理

出水（66.8 m3/h）進入混床后與進水經(jīng)換熱器換熱后送熱電廠熱水箱，出水電導(dǎo)<0.2us/cm、TOCi≤400μg/L，達到鍋爐補水標準。濃縮后高COD（COD≤300ppm）廢液（5 m3/h）再次反滲透處理產(chǎn)生3.4 m3/h的工業(yè)水及1.6 m3/h高濃度廢液，工業(yè)水作為循環(huán)水補水直接送循環(huán)水水池，高濃度廢液（1.6 m3/h）和混床再生廢水（1.2 m3/h）排至B4501后送南廠污水總排口;沙濾器排污（2.2 m3/h）去雨水線（事故狀態(tài)下排至B4501后送南廠污水總排口）;為避免因裝置異常導(dǎo)致反滲透裝置出水異常，確保反滲透裝置進水合格，苯乙烯SC2320出口在線表（AI-23021）數(shù)值高于10ppm時，苯乙烯工藝凝液自動切換至循環(huán)水補水，反滲透裝置停止進苯乙烯工藝凝液。為確保反滲透裝置出水達標，在混床外送出水管道上安裝PH、TOCI、電導(dǎo)表等在線表在線監(jiān)控。為確保在線表數(shù)據(jù)準確，在反滲透裝置在線表取樣管線增加水恒溫裝置。

2.經(jīng)濟效益預(yù)估

2.1次鈉使用量節(jié)約9.88萬/年

次鈉消耗10噸/周，凝液去除后，次鈉消耗參考其他常規(guī)循環(huán)水，次鈉消耗用量。從表格可以看出一年次鈉費用減少9.88萬元。

2.2降低循環(huán)水裝置熱負荷節(jié)約18.3萬元/年

凝液回收去熱電廠廠后，降低了循環(huán)水系統(tǒng)熱量，具體降低的熱量如下：

（1）原工藝凝液換熱循環(huán)水熱量為1.2*107KJ/h。循環(huán)水上水溫度30℃，回水溫度40℃，循環(huán)水流量為286T/h，水的比熱容為4.2*103J/（kg·℃），根據(jù)公式Q=cm△t，即Q=4.2*103*286*103*（40-30）=1.2*107KJ/h

（2）凝液作為循環(huán)水補水增加的熱量為0.315*106KJ/h。經(jīng)E-4201冷凝后，凝液溫度為40℃，工業(yè)水溫度為30℃，流量為75T/h，根據(jù)公式Q=cm△t，即Q=4.2*103*75*103*（40-30）=0.315*106KJ/h

（3）凝液出水二次降溫需消耗循環(huán)水換熱熱量為0.504*106KJ/h。凝液進水溫度51℃，出水溫度35℃，循環(huán)水流量為75T/h，水的比熱容為4.2*103J/（kg·℃），根據(jù)公式Q=cm△t，即Q=4.2*103*75*103*（51-35）=0.504*106KJ/h。凝液回收去熱電廠廠后，循環(huán)水系統(tǒng)每小時降低了熱量=1.2*107KJ+0.315*106KJ-0.504*106KJ =1.011*107KJ

（4）工藝凝液不作為循環(huán)水補水對循環(huán)水水溫的影響可按照如下方式進行計算：?系統(tǒng)負荷不變的情況下，蒸發(fā)量維持不變;?工業(yè)水與工藝凝液補充比1：1，補充量均為75m3/h;?工業(yè)水水溫以30度、工藝凝液40度計算;夏季平均排污量25m3/h，系統(tǒng)保有水量4000m3;?因工藝凝液的溫度比工業(yè)水溫度高，根據(jù)公式Q=cm△t，即△t=Q/ cm。所以計算模型如下：系統(tǒng)水溫的增加=工藝凝液貢獻的熱量/（保有水量+1天的排污量）△T=1.011*107/（4.2*103*4600）=0.523℃循環(huán)水溫度下降對苯乙烯裝置的影響有：

2.3循環(huán)水排污減少節(jié)約工業(yè)水24萬/年

因為雨水口氯離子指標從400 mg/l降低為250 mg/l，為控制循環(huán)水排污水達標排放，循環(huán)水排污從原來25 m3/h增加為45 m3/h。

循環(huán)水節(jié)約工業(yè)水費=20*1.5*8000=24萬元（工業(yè)水成本價格1.5元/噸）

2.4 RO制工業(yè)水節(jié)約工業(yè)水4.08萬

制脫鹽水產(chǎn)生的高濃度溶液（5m3/h）通過反滲透可以制成工業(yè)水（3.4 m3/h）后作為循環(huán)水補水，減少循環(huán)水從管網(wǎng)補水

RO制工業(yè)水節(jié)約費用=3.4*1.58*8000=4.08萬

2.5 RO制脫鹽水熱值產(chǎn)生效益290.7萬元/年（大約節(jié)約4275噸標煤）

脫鹽水日常平均溫度為20℃（春季溫度為13.5℃），加熱到70℃需消耗標煤，根據(jù)公式Q=cm△t計算，折算標煤為0.008噸（溫度升高按50℃/噸水）即Q=4.2*103*1*103*（70-20）=2.1*105KJ，（其中Q為熱能，單位焦耳，字母J;C為比熱容，單位焦耳/千克·攝氏度，字母J/Kg·℃;M為質(zhì)量，單位千克，字母Kg;△t 為溫度變化，單位攝氏度，字母℃;;標準煤每kg可以燃燒放出7000卡熱量;鍋爐效率按90%計算）

RO制水產(chǎn)生熱能效益=RO出水量*出水時間*每噸溫度升高50℃折算標煤量*標煤價格=66.8 *8000*0.008*680≈290.7萬元/年

3.結(jié)論

（1）通過小試相關(guān)數(shù)據(jù)可以看出，苯乙烯高COD工藝凝液通過R0反滲透加混床及活性炭吸附處理成脫鹽水作為鍋爐補水，回收其中的熱能是可行的;

（2）通過成本比較數(shù)據(jù)可以看出，處理75m?/h的工藝凝液裝置（投資800萬左右），大概需2.5年收回投資成本。

作者簡介：陳磊（1975.12--），男，漢族，江蘇泰興人，大專，助理工程師，研究方向為節(jié)能減排。