煤制乙二醇裝置系統(tǒng)節(jié)能降耗的挖潛改造

宋 毅，劉鵬飛

（陽煤集團(tuán)壽陽化工有限責(zé)任公司，山西 壽陽 045400）

乙二醇是一種重要的有機(jī)化工材料，工業(yè)中主要通過石油來生產(chǎn)乙二醇，雖然技術(shù)路線成熟，但不符合我國資源現(xiàn)狀，從而導(dǎo)致石油制乙二醇產(chǎn)能不足，無法完全滿足市場的需要。我國煤炭資源較為豐富，使用煤制乙二醇存在一定的資源優(yōu)勢。但近年來，一方面，國際油價(jià)維持在較低位運(yùn)行；另一方面，國家對煤礦企業(yè)進(jìn)行改革整合及去產(chǎn)能化，煤價(jià)上漲，噸乙二醇成本大幅上漲，煤基乙二醇與石油路線乙二醇競爭力下降，為國內(nèi)煤制乙二醇生產(chǎn)企業(yè)帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

陽煤集團(tuán)壽陽化工有限責(zé)任公司（簡稱壽陽化工）乙二醇項(xiàng)目建設(shè)年產(chǎn)20 萬t，總投資約37 億元，于2013 年10 月正式開工，2015 年末試車投運(yùn)，2016 年11 月16 日產(chǎn)出聚酯級乙二醇，2017 年9 月1 日順利通過滿負(fù)荷量72 h 性能考核驗(yàn)收，實(shí)現(xiàn)單日乙二醇產(chǎn)量675.89 t，其中優(yōu)等品619.76 t，超出項(xiàng)目設(shè)計(jì)產(chǎn)量近20 t。本文介紹了乙二醇項(xiàng)目自開車投運(yùn)以來，為全面節(jié)能降耗，實(shí)施的空分液氮電加熱器改造、汽輪機(jī)組廢熱回收改造、冷箱粗甲烷廢氣回收改造、0.7 MPa 氮?dú)夤芫W(wǎng)改造、排污膨脹罐污水回收等挖潛改造，助力企業(yè)節(jié)能降耗。

1 空分液氮電加熱器改造

壽陽化工氮?dú)獾墓?yīng)是利用蒸汽加熱水浴式汽化器產(chǎn)生的蒸汽對液氮進(jìn)行加熱，之后外送至各所需裝置，但是在全廠停車（即鍋爐停車）的情況下，因無蒸汽供應(yīng)，所以無法提供系統(tǒng)置換氮?dú)狻⒈旱獨(dú)?、筒倉降溫氮?dú)夂蛢薨脖５獨(dú)猓枰赓徠垦b氮?dú)?，成本較高。

為解決以上問題，壽陽化工對空分水浴式汽化器進(jìn)行了改造，新增電加熱器和循環(huán)泵，在全廠停車期間，利用電加熱器和循環(huán)泵對水浴式汽化器中的脫鹽水進(jìn)行加熱和循環(huán)，從而達(dá)到將液氮汽化的目的。2018 年4 月3 日，空分水浴式汽化器電加熱器技改完成，2018 年4 月11 日調(diào)試完成，在大修期間即可投入使用。以2018 年大修期間為例，運(yùn)行400 h，汽化氮?dú)夤灿?jì)479 067 m3，其中0.7 MPa 氮?dú)?49 842 m3、4.5 MPa 氮?dú)?29 225 m3，如果使用瓶裝氮?dú)猓柘募s106 459 瓶（每瓶按40 L、13.5 MPa，釋放4.5 m3氮?dú)庥?jì)算），合計(jì)費(fèi)用1 597 萬元（按瓶裝氮?dú)獾膬r(jià)格為150 元/瓶計(jì)算）。

此舉保證了大修期間全廠安保氮?dú)狻⒑蠊ば蛑脫Q氮?dú)夂秃铣纱呋瘎└鼡Q保護(hù)氮?dú)獾墓┙o。

2 汽輪機(jī)組廢熱回收改造

壽陽化工乙二醇項(xiàng)目CO 壓縮機(jī)汽輪機(jī)組汽封蒸汽原設(shè)計(jì)排至0.5 MPa 低壓蒸汽管網(wǎng)或?qū)张欧牛趯?shí)際運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)汽封漏氣嚴(yán)重，放空壓力為0.25 MPa，無法順利并入低壓蒸汽管網(wǎng)，只能從放空消音器處排空，造成了資源和能源的浪費(fèi)，增加了污水處理的負(fù)荷。為了回收這部分蒸汽及蒸汽冷凝液，壽陽化工經(jīng)過充分論證，進(jìn)行了以下整改：一是CO 壓縮機(jī)汽輪機(jī)組汽封漏氣壓力0.25 MPa、溫度300 ℃、流量約10 t/h，在汽封管線處增加管線，將汽封漏氣引至氣化除氧站（除氧站壓力50 kPa，溫度103 ℃），作為除氧站蒸汽使用；二是在CO 循環(huán)氣壓縮機(jī)和CO壓縮機(jī)汽輪機(jī)組汽封冷凝器冷凝液出口增加冷凝液回收裝置，將回收的冷凝液送回凝液回收管網(wǎng)，至脫鹽水站回收利用。

該項(xiàng)目于2018 年4 月全部完工并投入使用。將CO 壓縮機(jī)汽輪機(jī)組汽封漏氣全部回收至氣化除氧站作為蒸汽來源，減少了蒸汽直排，且冬季管廊結(jié)冰情況有所改善，消除了安全隱患，降低了冬季防凍工作難度；在CO 循環(huán)氣壓縮機(jī)和CO 壓縮機(jī)汽輪機(jī)組汽封冷凝器冷凝液出口安裝冷凝液回收裝置后，將就地排放的冷凝液回收至凝液管網(wǎng)，不僅減少了冷凝液外排造成的水資源浪費(fèi)，還降低了污水處理壓力。此項(xiàng)目回收外排蒸汽約10 t/h、冷凝液約8 t/h，按照蒸汽90元/t、凝液9 元/t、污水處理成本5.6 元/t 計(jì)算，全年（按照7 200 h 計(jì)算）可創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益約732 萬元。

3 冷箱粗甲烷廢氣回收改造

壽陽化工深冷分離裝置冷箱出口粗甲烷氣（甲烷體積分?jǐn)?shù)約16%，其余部分為CO）排放量約700 m3/h，原設(shè)計(jì)直接排放至燃料氣管網(wǎng)或火炬，但在實(shí)際運(yùn)行中，燃料氣管網(wǎng)長期處于“過剩狀態(tài)”，粗甲烷氣直接排至火炬，造成了有效氣浪費(fèi)。

為合理利用現(xiàn)有資源、節(jié)能降耗，經(jīng)過論證，決定在粗甲烷氣出冷箱管線手閥后增加管線，將部分粗甲烷氣送至天然氣管網(wǎng)供所需工序使用，除2 臺氣化爐停車及點(diǎn)爐時(shí)需用天然氣外，天然氣管網(wǎng)均使用粗甲烷氣作為氣源，減少了天然氣的使用。

該項(xiàng)目在2018 年5 月11 日投用后，天然氣出口閥全部關(guān)閉，將粗甲烷氣至天然氣管線閥門全開，粗甲烷氣替代天然氣供硫回收制硫爐、尾氣焚燒爐及放空火炬長明燈使用。2018 年天然氣消耗量較2017 年降低約900 000 m3，按現(xiàn)行天然氣價(jià)格2.97 元/m3計(jì)算，節(jié)約天然氣費(fèi)用267.3 萬元；改造投資成本1.36 萬元，在5 月11 日投用后，至5 月18 日投資成本已經(jīng)收回，回收期僅8 d，節(jié)能效果顯著。

4 0.7 MPa 氮?dú)夤芫W(wǎng)改造

壽陽化工0.7 MPa 液氮泵在運(yùn)行中因頻繁出現(xiàn)泵氣縛而無法輸送氮?dú)?，?yán)重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，通過多方研判，壽陽化工在深冷分離裝置氮壓機(jī)放空調(diào)節(jié)閥與前手閥之間增設(shè)管道，將氮壓機(jī)的氮?dú)馔ㄟ^管道并至0.7 MPa 氮?dú)夤芫W(wǎng)，氮壓機(jī)工況如下：設(shè)計(jì)循環(huán)量19 000 m3/h（實(shí)際循環(huán)量14 000 m3/h），出口壓力0.8 MPa，系統(tǒng)循環(huán)補(bǔ)充氮?dú)庵饕獊碓礊橐旱舭l(fā)和0.42 MPa 氮?dú)?。氮壓機(jī)組的作用主要為深冷分離裝置進(jìn)行冷、熱量二次分配，同時(shí)靠節(jié)流作用為冷箱提供部分冷量，系統(tǒng)長期放空量約800 m3/h～1 000 m3/h（0.7 MPa 氮?dú)夤芫W(wǎng)在非停車狀態(tài)下用量為400 m3/h～700 m3/h）。

該項(xiàng)目改造于2020 年8 月施工完成后，保證了0.7 MPa 氮?dú)庀到y(tǒng)的壓力穩(wěn)定，減少了液氮泵的使用頻次以及檢維修頻次，0.7 MPa 液氮泵在非停車期間停用，年節(jié)省電費(fèi)4.22 萬元，節(jié)省蒸汽19.00 萬元，節(jié)省氮?dú)?72.13 萬元，總收益為195.35 萬元。

5 變換排污膨脹罐排水接入循環(huán)水回水管網(wǎng)改造

變換排污膨脹罐（V-21010）主要收集變換汽包、廢鍋一、廢鍋二排污水，溫度50 ℃～55 ℃，流量5 m3/h～15 m3/h，壓力0.5 MPa，原設(shè)計(jì)通過生產(chǎn)污水管網(wǎng)送至污水處理裝置，但污水處理費(fèi)用高（6.16 元/m3）、處理難度大，處理難度大的原因在于溫度高。對廢水進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其水質(zhì)較好（其中硬度、電導(dǎo)率等指標(biāo)均遠(yuǎn)高于一次水指標(biāo)），可回收。

通過多方研判，壽陽化工決定將此部分水就近接至循環(huán)水回水管網(wǎng)進(jìn)行回收。該項(xiàng)目自2019 年5 月實(shí)施完成后運(yùn)行穩(wěn)定。按污水處理費(fèi)用6.16 元/m3、一次水成本4.00 元/m3、流量8 m3/h 考慮，全年收益：（6.16+4.00）×7 200×8=58.52 萬元。

6 結(jié) 語

壽陽化工針對煤制乙二醇裝置生產(chǎn)運(yùn)行中存在的不同問題，對癥下藥，選擇合適的解決措施，不斷挖掘裝置潛能，使生產(chǎn)裝置更節(jié)能、環(huán)保、高效地運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)了較好的經(jīng)濟(jì)效益。通過實(shí)施空分液氮電加熱器改造，在保證大修期間全廠安保氮?dú)?、后工序置換氮?dú)夂秃铣纱呋瘎└鼡Q保護(hù)氮?dú)夤┙o的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)節(jié)省瓶裝氮?dú)赓M(fèi)用約1 597 萬元/a；汽輪機(jī)組廢熱回收改造不僅減少了冷凝液外排造成的水資源浪費(fèi)，還降低了污水處理壓力，可創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益約732 萬元/a；冷箱粗甲烷廢氣回收改造在減少外購天然氣使用的同時(shí)，可將直排的粗甲烷加以回收利用，節(jié)約天然氣費(fèi)用約267 萬元/a；0.7 MPa 氮?dú)夤芫W(wǎng)改造保證了0.7 MPa 氮?dú)庀到y(tǒng)的壓力穩(wěn)定，減少了液氮泵的使用頻次以及檢維修頻次，改造后的總收益約195 萬元/a；排污膨脹罐改造通過回收指標(biāo)較好的部分污水，可減輕污水處理壓力，收益約59 萬元/a。