電石乙炔VCM冷凍系統(tǒng)技術(shù)升級(jí)改造總結(jié)

高秀華，楊會(huì)喜，王永杰

（1.滄州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 滄州061001；2.滄州聚隆化工有限公司，河北 滄州061001）

滄州聚隆化工有限公司（以下簡(jiǎn)稱“聚隆化工”）從1999年建廠起電石乙炔VCM生產(chǎn)系統(tǒng)中使用活塞式壓縮機(jī)氨制冷技術(shù)提供冷凍水。該技術(shù)較為落后，設(shè)備老化，制冷效率低下，造成制冷設(shè)備整體制冷能力下降，而且能源消耗很大?；钊綁嚎s機(jī)氨制冷設(shè)備還容易出現(xiàn)有毒氣體氨氣的泄漏，存在很大的安全及環(huán)境污染隱患。從2018年開始，聚隆化工隨著裝置的復(fù)產(chǎn)，準(zhǔn)備陸續(xù)進(jìn)行相關(guān)生產(chǎn)裝置技術(shù)創(chuàng)新和改造，其中環(huán)保新型制冷節(jié)能技術(shù)改造主要是利用成熟的螺桿氟制冷技術(shù)替代原有的活塞式壓縮機(jī)氨制冷技術(shù)，提高設(shè)備的制冷能力及自動(dòng)化水平，達(dá)到節(jié)能降耗的目的，并消除安全隱患。

1 冷凍系統(tǒng)技術(shù)升級(jí)改造項(xiàng)目介紹

聚氯乙烯樹脂是聚隆化工的主導(dǎo)產(chǎn)品，在氯乙烯單體（VCM）生產(chǎn)過程中多處工藝設(shè)備涉及冷凍水冷卻。根據(jù)冷卻溫度要求的不同分別設(shè)置了-35~0℃冷凍水2套系統(tǒng)。乙炔氣脫水、氯化氫脫水、VCM精餾等都涉及2套冷凍水系統(tǒng)。根據(jù)不同的工藝要求，0℃水系統(tǒng)共設(shè)9套相同的制冷量約184萬(wàn)kJ/h電機(jī)功率250 kW的氨制冷機(jī)組，4臺(tái)流量486 m3/h功率75 kW的水泵；-35℃系統(tǒng)采用5臺(tái)制冷量約59萬(wàn)kJ/h電機(jī)功率132 kW氨制冷機(jī)組，及3臺(tái)流量200 m3/h功率75 kW水泵。制冷機(jī)組主要包括氨蒸發(fā)器、氨液分離器、氨壓機(jī)、油氣分離器、立式氨冷凝器、氨液儲(chǔ)罐等設(shè)備，工作介質(zhì)為氨。氨屬于有毒類物質(zhì)，常溫狀態(tài)為氣體，主要對(duì)上呼吸道有刺激作用，被人吸入、接觸后會(huì)引起中毒。氨泄漏會(huì)直接危害人體健康，同時(shí)還會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不良影響。聚隆化工的氨制冷系統(tǒng)從1999年開始使用，時(shí)間較長(zhǎng)，一些關(guān)鍵部件長(zhǎng)期磨損，同時(shí)設(shè)備的密封性能逐漸下降，隨時(shí)可能出現(xiàn)氨氣泄漏，造成整個(gè)氨制冷系統(tǒng)制冷能力不足，水、電及氨的消耗定額增加，不僅運(yùn)行費(fèi)用較高，還給安全生產(chǎn)和社會(huì)環(huán)境帶來(lái)很大的隱患。

聚隆化工自建廠到現(xiàn)在20年間有多套螺桿氟制冷系統(tǒng)在其他裝置成功使用，涉及裂解裝置的激冷系統(tǒng)、液氯生產(chǎn)的氯氣冷凝系統(tǒng)、聚合冷卻系統(tǒng)等。如聚合系統(tǒng)的420萬(wàn)kJ的氟制冷供水系統(tǒng)，供應(yīng)的5℃冷凍水。制冷系統(tǒng)由螺桿中溫冷水機(jī)組、螺桿低溫鹽水機(jī)組等設(shè)備組成，其技術(shù)先進(jìn)，自動(dòng)化程度高，制冷效率高，采用半封閉式壓縮機(jī)。制冷系統(tǒng)的制冷劑為氟利昂R22，具有無(wú)腐蝕、不燃燒、不爆炸、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。自建成使用十多年來(lái)，機(jī)組一直運(yùn)行平穩(wěn)，安全可靠，且做到了無(wú)人值守，遠(yuǎn)程操控，故障提前預(yù)警提示等功能。氟制冷系統(tǒng)在聚合生產(chǎn)裝置的實(shí)例應(yīng)用情況表明螺桿冷水機(jī)組工藝先進(jìn)，運(yùn)行可靠，制冷效率高，實(shí)際制冷量可以達(dá)到或超過設(shè)計(jì)制冷量，完全符合冷凍水改造技術(shù)項(xiàng)目的要求。電石乙炔VCM裝置采用氟制冷系統(tǒng)流程工藝與聚合冷卻水系統(tǒng)工藝相似，因此，在電石乙炔VCM裝置采用氟制冷系統(tǒng)替代氨制冷系統(tǒng)是完全可行的。

2 冷凍系統(tǒng)技術(shù)升級(jí)改造方案

聚隆化工從工藝流程著手，盡量利用廠區(qū)現(xiàn)有資源，充分利用原有氨制冷系統(tǒng)廠房、場(chǎng)地，將氟制冷系統(tǒng)在原址區(qū)域內(nèi)。具體的改造過程包括拆除原有的氨壓機(jī)，在其位置重做基礎(chǔ)安裝新制冷機(jī)組，安裝2套螺桿0℃冷水機(jī)組（電機(jī)功率753 kW）、2套-35℃冷水機(jī)組（電機(jī)功率400 kW），在廠房外拆除氨冷鹽箱，配套安裝1臺(tái)150 m3的0℃水罐3臺(tái)臥式離心泵等設(shè)備，安裝1臺(tái)100 m3的-35℃水罐2臺(tái)離心水泵。改造高壓配電室、低壓配電室；氟制冷節(jié)能技術(shù)改造項(xiàng)目共新增主體設(shè)備11臺(tái)，電器儀表200臺(tái)（套），閥門130個(gè)，鋪設(shè)電纜和儀表線約8 000 m。

3 改造試運(yùn)行過程中應(yīng)注意的問題

（1）設(shè)備關(guān)鍵部件堵塞問題。在螺桿冷水機(jī)組和配套管線的安裝調(diào)試過程中，為了防止關(guān)鍵部件堵塞，在蒸發(fā)器、控制閥、水泵等重要設(shè)備的進(jìn)水管前安裝臨時(shí)過濾器，避免水中的雜質(zhì)堵塞部件或雜物進(jìn)入設(shè)備造成設(shè)備損壞。在制冷系統(tǒng)循環(huán)運(yùn)行一段時(shí)間、管線內(nèi)基本清潔后拆除臨時(shí)過濾器濾網(wǎng)只保留骨架，管路系統(tǒng)保安過濾器改用50目濾芯，減少水壓的損失。

（2）管線保溫問題。為了防止管線表面凝露結(jié)霜，在這次施工過程中，嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定施工，著重檢查接縫處的處理情況。

（3）機(jī)器振動(dòng)問題。為了防止機(jī)組振動(dòng)影響管路安全，在機(jī)組進(jìn)出口、水泵進(jìn)出口均設(shè)置專用防振橡膠接頭。

（4）做好防止制冷劑泄漏的應(yīng)急措施。氟制冷劑是一種常用的制冷劑，無(wú)毒，沒有氣味，在制冷過程的溫度范圍內(nèi)不燃燒，沒有爆炸危險(xiǎn)，而且熱穩(wěn)定性好，但如果其大量泄漏，遇明火會(huì)分解產(chǎn)生有毒氣體，機(jī)組試運(yùn)前要制定專項(xiàng)應(yīng)急措施。

4 改造后運(yùn)行總結(jié)

改造前，由于氨制冷系統(tǒng)老化，制冷能力不足，造成冷凍水送出不穩(wěn)定，溫度不達(dá)標(biāo)，使氯乙烯單體生產(chǎn)不能滿負(fù)荷，直接影響了氯乙烯的產(chǎn)量和質(zhì)量。改造后，制冷系統(tǒng)冷凍水出水穩(wěn)定，裝置運(yùn)行平穩(wěn)，大大提高了制冷能力，保證了冷量供應(yīng)，保證了氯乙烯的產(chǎn)量，達(dá)到了節(jié)能降耗、減少環(huán)境污染、消除氨隱患的目標(biāo)。

改造后，制冷系統(tǒng)的用電功率比氨制冷系統(tǒng)低629 kW，裝機(jī)容量減少22%，按全年運(yùn)行8 000 h計(jì)算，則少耗電503.2萬(wàn)kW·h，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益300多萬(wàn)元。

另外，公司氨冷系統(tǒng)建于1999年，投入生產(chǎn)后未進(jìn)行過大的技術(shù)改造，液氨儲(chǔ)存系統(tǒng)的控制手段、電機(jī)的防爆要求等已不能滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求，完善這些措施需投資200萬(wàn)元，并且因裝置老化，檢修設(shè)備還需投入100萬(wàn)元左右；這樣氨制冷要達(dá)到使用要求需投入資金近400萬(wàn)元。新購(gòu)買制冷機(jī)組需投入資金630萬(wàn)元；如改為氟里昂螺桿機(jī)組只需多追加230萬(wàn)元改造資金，改造當(dāng)年就可收回投資。同時(shí)，由于自動(dòng)化水平的提高，冷凍崗位人員取消，節(jié)約人力10人，年節(jié)約工資支出60萬(wàn)元。

裝置運(yùn)行3個(gè)月以來(lái)，運(yùn)行平穩(wěn)，節(jié)電達(dá)到預(yù)期，改造達(dá)到預(yù)期效果。

5 結(jié)語(yǔ)

聚隆化工電石法VCM制冷系統(tǒng)節(jié)能改造，采用了目前先進(jìn)的制冷工藝技術(shù)，不僅節(jié)約了能源，還使裝置提升了自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)了裝置遠(yuǎn)程DCS控制和操作，消除了氨泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)由于先進(jìn)的制冷設(shè)備及自診斷故障聯(lián)鎖等自動(dòng)化技術(shù)的引用，冷凍崗位取消的時(shí)機(jī)成熟，裝置現(xiàn)場(chǎng)的人工干預(yù)不再需要，冷凍系統(tǒng)改造實(shí)現(xiàn)了技術(shù)減人的目的。