環(huán)己酮生產(chǎn)過程中余熱的利用

張建君，郭孝偉，劉偉

(濟(jì)寧中銀電化有限公司，山東 濟(jì)寧 272500)

隨著社會(huì)的發(fā)展，日益緊張的能源問題在工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)成本中逐漸突出。更加有效地減少能源消耗、降低企業(yè)生產(chǎn)成本成為每個(gè)企業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的目標(biāo)。企業(yè)熱能供給現(xiàn)主流方式還是通過燃燒煤炭資源產(chǎn)生蒸汽提供，隨著煤炭資源的緊俏及價(jià)格上漲，企業(yè)用能成本也不斷提高。有效利用生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)熱能，不僅降低生產(chǎn)過程中蒸汽消耗，同時(shí)減少氮氧化物、二氧化硫、煙塵等污染物的排放，大大緩解企業(yè)環(huán)保壓力[1]。

在氯堿企業(yè)生產(chǎn)燒堿過程中，副產(chǎn)氯氣和氫氣。濟(jì)寧中銀電化有限公司(以下簡稱“濟(jì)寧中銀”)以副產(chǎn)氫氣為原料生產(chǎn)環(huán)己酮。環(huán)己酮產(chǎn)品應(yīng)用十分廣泛，主要用于生產(chǎn)己內(nèi)酰胺，也可用于制造防老劑、樹脂、溶劑、醫(yī)藥等。環(huán)己酮生產(chǎn)屬于有機(jī)加氫、氧化反應(yīng)，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量反應(yīng)熱，濟(jì)寧中銀通過技術(shù)改造有效回收了反應(yīng)過程中的余熱，取得了較好的效果。

1 工藝流程

外購原料苯與來自氫氣處理工序的氫氣發(fā)生加氫反應(yīng)生成環(huán)己烷。環(huán)己烷經(jīng)過氧化、分解、醇酮精制后生成環(huán)己酮。生成的環(huán)己醇經(jīng)過脫氫反應(yīng)后生成環(huán)己烷作為原料使用，副產(chǎn)氫氣參與加氫反應(yīng)。

2 余熱來源

(1)蒸汽冷凝水。鍋爐供給的2.1 MPa、216 ℃蒸汽與環(huán)己烷、環(huán)己醇等物料熱交換后產(chǎn)生的蒸汽冷凝水；鍋爐供給的1.1 MPa、187 ℃蒸汽與輕沸塔1、輕沸塔2、苯汽化器等裝置熱交換后產(chǎn)生的蒸汽冷凝水；減壓減溫后0.5 MPa、151 ℃蒸汽與環(huán)己酮塔、罐區(qū)等裝置熱交換后產(chǎn)生的蒸汽冷凝水。

(2)反應(yīng)生成熱。加氫反應(yīng)裝置生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的反應(yīng)熱，用循環(huán)水吸收，冷卻降溫。

(3)物料攜帶富余熱量。輕沸塔塔頂出口醇酮混合氣相溫度130 ℃，用循環(huán)水降溫至50 ℃后使用。

3 余熱利用技術(shù)改造

3.1 蒸汽冷凝水余熱利用技術(shù)改造

回收2.1 MPa、216 ℃蒸汽和1.1 MPa、187 ℃蒸汽使用后產(chǎn)生的蒸汽冷凝水，通過改造管道，新增1臺(tái)1#低壓蒸汽閃發(fā)罐(15 m3)，將蒸汽冷凝水閃發(fā)生產(chǎn)的0.5 MPa蒸汽并入0.5 MPa蒸汽管網(wǎng)；回收酮塔、輕沸塔、烷塔等裝置及1#閃發(fā)罐未閃蒸的低壓冷凝水，新增1臺(tái)2#低壓蒸汽閃發(fā)罐(16 m3)，將蒸汽冷凝水閃發(fā)生產(chǎn)0.2 MPa蒸汽，一路供給溴化鋰?yán)鋬鏊畽C(jī)組用于制取7 ℃低溫水，另一路供給鍋爐工序除氧器，用于預(yù)熱入爐純水。2#閃發(fā)罐底部未閃發(fā)冷凝液通過新增熱水泵輸送至鍋爐工序生產(chǎn)蒸汽。新增設(shè)備及規(guī)格見表1。

3.2 加氫反應(yīng)器冷卻管線技術(shù)改造

改造加氫反應(yīng)器循環(huán)水管線，用純水替代循環(huán)水，副產(chǎn)0.5 MPa蒸汽，并入0.5 MPa蒸汽管網(wǎng)。有效回收反應(yīng)熱的同時(shí)，提高了反應(yīng)器換熱環(huán)境及效率。蒸汽冷凝水和反應(yīng)熱回收利用技術(shù)改造流程如圖1所示。

表1 蒸汽冷凝水回收利用技改項(xiàng)目新增主要設(shè)備

圖1 蒸汽冷凝水和反應(yīng)熱回收利用工藝流程示意圖

3.3 輕沸塔余熱高效利用技術(shù)改造

輕沸塔醇酮混合氣相溫度130 ℃，而環(huán)己酮塔塔釜環(huán)己酮物料須用蒸汽加熱至90 ℃以上，因此，通過新增換熱設(shè)備，使輕沸塔物料與環(huán)己酮塔塔釜環(huán)己酮物料進(jìn)行換熱，回收熱量。

改造現(xiàn)有輕沸塔物料管線，新增環(huán)己酮再沸器、冷凝器、輸送泵等設(shè)備(見表2)，使輕沸塔塔頂醇酮混合氣相與環(huán)己酮塔塔釜來的環(huán)己酮物料進(jìn)行熱交換。氣相返回輕沸塔塔頂冷凝器，液相物料通過輸送泵送入輕沸塔回流槽。輕沸塔余熱高效利用技術(shù)改造流程如圖2所示。

4 項(xiàng)目運(yùn)行狀況

(1)蒸汽冷凝水余熱利用項(xiàng)目和加氫反應(yīng)器冷卻管線技術(shù)改造項(xiàng)目實(shí)施后，有效回收了生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的余熱。改造裝置已運(yùn)行1年有余，操作簡單便捷，控制及時(shí)有效，目前各裝置運(yùn)行穩(wěn)定，節(jié)能效果明顯，經(jīng)核算每小時(shí)可降低蒸汽消耗10 t。

表2 輕沸塔余熱利用技改項(xiàng)目新增主要設(shè)備

(2)輕沸塔余熱高效利用技術(shù)改造完成后投入了運(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，環(huán)己酮產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)正常，實(shí)現(xiàn)了高效回收物料攜帶余熱的目標(biāo)。經(jīng)核算，項(xiàng)目實(shí)施后每小時(shí)可節(jié)約3 t蒸汽。

圖2 輕沸塔余熱利用工藝流程示意圖

5 技術(shù)改造效果及經(jīng)濟(jì)效益

(1)有效回收反應(yīng)熱的同時(shí)，提高了反應(yīng)器換熱環(huán)境及效率，減少了設(shè)備清洗費(fèi)用[2]。

(2)增加了0.5 MPa蒸汽系統(tǒng)、0.2 MPa蒸汽系統(tǒng)的供給量，使蒸汽系統(tǒng)更加穩(wěn)定。

(3)降低并放寬了輕沸塔回流溫度控制范圍的硬性要求，總體上降低了循環(huán)水的使用負(fù)荷，改善了循環(huán)水回水溫度過高而造成結(jié)垢嚴(yán)重的情況，達(dá)到延長輕沸塔冷凝器清洗周期的目的。

(4)減少了污水排放量，同時(shí)因降低鍋爐工序蒸汽需求量，從而降低了氮氧化物、二氧化硫、煙塵的排放量。

(5)經(jīng)核算,余熱利用項(xiàng)目實(shí)施后，共節(jié)約蒸汽13 t/h，按1年8 000 h計(jì)，每年可節(jié)約蒸汽104 000 t，按蒸汽單價(jià)140元/t計(jì)，年產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益1 456萬元。

6 結(jié)語

環(huán)己酮生產(chǎn)過程余熱技改項(xiàng)目實(shí)施后，大大降低了環(huán)己酮生產(chǎn)過程中一次能源的消耗量，在降低企業(yè)生產(chǎn)成本的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了資源“再利用”“高效率”“低排放”的循環(huán)經(jīng)濟(jì)，建立了可持續(xù)發(fā)展的企業(yè)經(jīng)濟(jì)增長模式。同時(shí)減少資源消耗，提高運(yùn)行效率，降低污染物排放，使經(jīng)濟(jì)和環(huán)境得到了和諧發(fā)展。