解析PET裝置工藝塔廢水冷凝器系統(tǒng)節(jié)能改造技術(shù)

葉成典

（海南逸盛石化有限公司，海南 儋州 578101）

環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，清潔生產(chǎn)逐漸成為當(dāng)前化工生產(chǎn)的主流趨勢。從早期的先污染后治理，到當(dāng)前的清潔生產(chǎn)理念，我國的化工生產(chǎn)改變傳統(tǒng)的資源消耗和能源消耗的情況，從優(yōu)化化工生產(chǎn)過程，控制化工生產(chǎn)中的污染問題，從而改變當(dāng)前環(huán)境污染的狀況。從1996年ISO14000環(huán)境管理體系被提出以來，各個國家和組織都積極推行該標(biāo)準(zhǔn)，有效改善環(huán)境污染的狀況。PET是我國重要的化工原料，在許多領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。但是對于PET而言，控制生產(chǎn)過程，將ISO14000環(huán)境管理體系與清潔生產(chǎn)結(jié)合，改善PET環(huán)境污染的狀況，依然是PET生產(chǎn)控制的難點。本文對PET的生產(chǎn)裝置以及環(huán)境污染情況進(jìn)行分析，提出改造其工藝塔廢水冷凝器系統(tǒng)的節(jié)能改造方案，以減少環(huán)境污染，提升能源利用效率。

1 PET裝置

1.1 裝置概況

某企業(yè)的PET裝置使用的是德國吉瑪企業(yè)的專利科技PET，能夠用來進(jìn)行直接酯化，接連縮聚的PET制造。從該生產(chǎn)工藝來看，原設(shè)計的生產(chǎn)能力是7.6萬噸/aPET熔體，后經(jīng)過改造后，年生產(chǎn)能力達(dá)到30萬噸。此后公司的聚酯廠固相縮聚單元建設(shè)項目與國外交流，并且對PET生產(chǎn)區(qū)進(jìn)行改造，生產(chǎn)區(qū)年運(yùn)行可達(dá)7600h，并且通過試驗可知，該裝置每年能夠生產(chǎn)瓶級切片10萬噸/a、纖維級PET切片20萬噸/a。

1.2 輔助裝置工藝流程

PET輔助裝置包括原料傳輸系統(tǒng)，熱媒回路系統(tǒng)等，具體的系統(tǒng)構(gòu)成和功能如下：（1）一次熱媒系統(tǒng)，熱媒在加熱爐中加熱到300多度，并且經(jīng)過熱媒管道傳輸?shù)紺P段，經(jīng)過循環(huán)泵后重新加熱，在生產(chǎn)過程中 由于HTM在長時間加熱情況下容易發(fā)生分解，因此需要設(shè)置膨脹罐以保證供回管線的壓力，為了保持加熱爐供熱平穩(wěn)，避免過熱，需要保持HTM流量恒定；（2）燃料油系統(tǒng)，燃料油通過壓力調(diào)節(jié)閥之后到預(yù)熱器中溫度升高，而且霧化之后成為加熱爐的燃料；（3）空氣預(yù)熱系統(tǒng)，溫度較高的煙氣通過空氣預(yù)熱器之后，把數(shù)量眾多的熱量傳輸給幫助燃燒的空氣，用來抬升幫助燃燒的空氣的溫度，同時也讓加熱爐的熱交換速率得以提升。

2 PET三廢排放與處理

2.1 縮聚裝置廢水、廢氣、廢渣的排放和處置

縮聚裝置產(chǎn)生的有廢水，廢氣和廢渣，具體的產(chǎn)出流程如下：生產(chǎn)過程產(chǎn)生的含醇廢水和生活廢水，尾氣洗滌塔排出的尾氣，包含乙醇，水汽和空氣，廢渣是由生產(chǎn)過程產(chǎn)生的工藝廢渣，通常是開停車所產(chǎn)生的。縮聚裝置產(chǎn)生的廢水需要通過滌綸區(qū)中和并且稀釋后，再進(jìn)入污水處理廠進(jìn)行處理。

2.2 固相縮聚反應(yīng)裝置廢氣、廢水、廢渣的處置

固相縮聚反應(yīng)通常會產(chǎn)生“三廢”，在這之中廢氣通過旋轉(zhuǎn)閥排到外面，主要的氣體成分是乙二醇、乙醛、氮氣。在電加熱過程中，能夠減少煙塵，二氧化硫和氮氧化物等廢氣的產(chǎn)生。

2.3 輔助裝置三廢排放及處理

輔助設(shè)施同樣會排出“三廢”。輔助設(shè)施排出的廢水大多是生活污水與工藝污水，聯(lián)苯區(qū)與罐區(qū)的含油污水流到污水處理場內(nèi)，罐區(qū)隔油污水同樣會流到污水處理場內(nèi)。輔助裝置的廢氣主要是燃燒產(chǎn)生的煙道氣體，包含二氧化硫，煙塵等，需要經(jīng)過廢氣處理后，以達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。輔助裝置產(chǎn)生的廢渣很少。

3 PET裝置工藝塔廢水冷凝器系統(tǒng)節(jié)能改造目標(biāo)

3.1 減少工業(yè)廢水乙二醇含量

PET生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量廢水，廢水中會含有乙二醇，而且廢水的COD很高，導(dǎo)致廢水容易造成環(huán)境污染。通過改造廢水冷凝器系統(tǒng)，能夠提升工業(yè)塔乙二醇系統(tǒng)的循環(huán)利用，減少廢水中的乙二醇含量。從工業(yè)塔的運(yùn)行情況來看，正常情況下噴淋系統(tǒng)能夠發(fā)揮作用，但是如果大氣腿封堵會導(dǎo)致乙二醇的循環(huán)被打破，乙二醇無法順利被捕捉，不斷累積而造成冒罐污染。通過改造工業(yè)塔的廢水冷凝器系統(tǒng)，能夠提升工業(yè)塔的分離效果，減少含醇廢水的產(chǎn)生，同時提升乙二醇回收效率，提高乙二醇利用效率。

3.2 提升控制能力

通過改造工業(yè)塔廢水冷凝器系統(tǒng)，能夠平穩(wěn)控制生產(chǎn)流程，確保生產(chǎn)過程得到有序控制。PET生產(chǎn)流程包含多個過程，裝置相對復(fù)雜，通過對工業(yè)塔廢水冷凝器進(jìn)行改造，同時加強(qiáng)生產(chǎn)控制，能夠提升工廠生產(chǎn)水平，降低廢品率。同時能夠做好生產(chǎn)監(jiān)控管理，提升產(chǎn)品優(yōu)級率，降低產(chǎn)品中的乙二醇和PTA單耗。

3.3 提高熱能利用效率

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)爐節(jié)能監(jiān)測方法》的規(guī)定，需要對化工廠的排煙溫度，排煙處空氣過量系數(shù)，爐渣含碳量和爐體外表面溫度等進(jìn)行監(jiān)控，從而減少能量損耗。通過改造工業(yè)塔廢水冷凝器系統(tǒng)，能夠?qū)淠鞯臏囟冗M(jìn)行控制，了解影響能耗的各種因素，從而減少能量損失。

4 工藝塔廢水冷凝器系統(tǒng)節(jié)能改造技術(shù)

4.1 增設(shè)換熱器

在工業(yè)塔廢水冷凝器系統(tǒng)中，過去的設(shè)計師將精餾的水蒸氣冷卻后排往汽提塔，改過程不僅造成大量能量損耗，也需要消耗大量的冷卻水。為了減少能耗，增設(shè)兩臺換熱器，將水蒸氣和暖氣水進(jìn)行熱交換，將工業(yè)塔的水蒸氣用于制冷溴化鋰和冬季采暖，不僅能夠提升能量利用效率，也減少了冷卻水的用量。根據(jù)計算，通過換熱器，提升能量利用效率全年能夠節(jié)省冷卻水1000多噸，節(jié)省電量3萬多瓦，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

4.2 選用熱管式空氣預(yù)熱器

熱管式空氣預(yù)熱器是一種超導(dǎo)傳熱的傳熱元器件，通過二相流而傳遞熱量。熱管式空氣預(yù)熱器具有傳熱效率高，傳熱能力強(qiáng)等優(yōu)點，可以廣泛地應(yīng)用于化工生產(chǎn)。在工業(yè)塔廢水冷凝管系統(tǒng)中使用熱管式空氣預(yù)熱器，能夠發(fā)揮其傳熱效率高，但是體積小，對其他設(shè)備影響小等優(yōu)點，從而減少能耗，提升能量利用效率。將熱管式空氣預(yù)熱器應(yīng)用于本文的工藝塔中 提升熱能利用效率30%以上，能夠減少大氣污染，節(jié)約燃料。通過對冷凝管系統(tǒng)進(jìn)行改造，有效降低了出口溫度，減少了熱能損耗，提升熱能利用效率。

4.3 優(yōu)化廢水管道

將工業(yè)塔自回流廢水改為汽提后的廢水回流，能夠提升能量利用率，減少冷凝管能耗。在生產(chǎn)過程中，通過更改廢水管道，工藝塔的工藝廢水不再直接流回工藝塔，而是流入汽提系統(tǒng)。在廢水冷凝器系統(tǒng)中，調(diào)整相關(guān)的工藝參數(shù)，能夠減少廢水中的COD含量，降低廢水中的EG值。在對管道進(jìn)行調(diào)整之后，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)釜出現(xiàn)憋壓的現(xiàn)象，通過增設(shè)一臺管道泵，將工藝廢水引流到汽提塔。通過改造，冷凝管的能耗明顯降低，而且廢水的乙二醇等含量減少，確保生產(chǎn)更加清潔環(huán)保。

4.4 冷凝管去垢

針對廢水冷凝器中的灰塵，水垢附著在冷凝管內(nèi)部，從而影響冷凝效率的問題。定期對冷凝器內(nèi)部進(jìn)行去垢，采用去垢劑等方式，去除冷凝水內(nèi)部的污垢，從而減少熱量損失，提升熱交換效率。水垢是影響冷凝管熱交換，導(dǎo)致冷凝水使用量增多的重要因素之一。尤其是長期開車運(yùn)行的系統(tǒng)，水中的金屬離子與雜質(zhì)發(fā)生作用，形成沾附能力強(qiáng)，難以去除的水垢。選擇合適的去垢劑，定期開展清理，能夠減少水垢的影響。對于冷凝管循環(huán)的水，提前加入一些藥物，減少水垢的形成，也能夠提升換熱效率，節(jié)省能源和冷卻水。

5 結(jié)語

PET是重要的化工原料，為了提升能耗，減少冷卻水使用量，需要對車間進(jìn)行全方位調(diào)查的基礎(chǔ)上，對其冷凝管系統(tǒng)進(jìn)行改造。通過改造，提升冷凝管的熱交換效率，減少能量損耗，從而達(dá)到清潔生產(chǎn)的目標(biāo)。開展持續(xù)清潔生產(chǎn)是確保企業(yè)健康運(yùn)行的關(guān)鍵，加強(qiáng)設(shè)備改造，做好生產(chǎn)組織和日常管理，能夠提升能量利用效率，促進(jìn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。