環(huán)己醇精制系統(tǒng)節(jié)能措施的應(yīng)用

申全勝 , 李俊超 , 于新功 , 代士凱 , 劉炳鑫*

(1.河南首恒新材料有限公司 , 河南 許昌 461000 ; 2.河南平煤神馬尼龍工程技術(shù)有限公司 , 河南 平頂山 467000)

我國(guó)環(huán)己醇產(chǎn)業(yè)伴隨著己內(nèi)酰胺的產(chǎn)業(yè)發(fā)展,近年來發(fā)展尤為迅速,產(chǎn)能及產(chǎn)量快速增長(zhǎng),市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)較大,如何降低環(huán)己醇的生產(chǎn)成本,提高產(chǎn)品綜合競(jìng)爭(zhēng)力,是環(huán)己醇生產(chǎn)企業(yè)首要面對(duì)的問題。本技術(shù)方案主要針對(duì)環(huán)己醇精制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化技改,通過回收環(huán)己醇精餾塔中環(huán)己醇蒸汽的富余熱量用于其他產(chǎn)品的熱來源,從而降低產(chǎn)品蒸汽消耗量大的問題。同時(shí)對(duì)環(huán)己醇精制系統(tǒng)中產(chǎn)生的廢水進(jìn)行了回收利用,降低了環(huán)保處理成本。本技術(shù)方案對(duì)環(huán)己醇生產(chǎn)企業(yè)的節(jié)能降耗具有重要意義。

1 環(huán)己醇精制系統(tǒng)工藝

水合反應(yīng)后的物料由壓差送至環(huán)己醇分離塔,使用蒸汽噴射泵抽負(fù)壓至53.33 kPa進(jìn)行蒸餾操作。蒸汽使用量1.2 t/h,含有低沸物的環(huán)己烯由塔頂抽出,通過冷凝器冷凝后進(jìn)入環(huán)己醇分離塔回流罐的水層側(cè),在環(huán)己醇分離塔回流罐水層側(cè)通過靜置分離,由界面計(jì)控制界面30%～40%,水量約1.8 t/h,通過位差排至廢水收集系統(tǒng)。物料溢流過內(nèi)部的堰進(jìn)入油層側(cè),大部分作為回流返回到環(huán)己醇分離塔,剩余部分送到200#工序。從環(huán)己烯分離塔中間段抽出精制后的環(huán)己烯送至水合反應(yīng)器,作為水合反應(yīng)器反應(yīng)物料使用。從塔底抽出約70%濃度的環(huán)己醇,經(jīng)泵送至環(huán)己醇精制塔進(jìn)料第一/二蒸發(fā)器,除去水合觸媒等固體物,氣相狀態(tài)供給環(huán)己醇精制塔。環(huán)己醇精制塔由蒸汽噴射泵控制壓力77.06 kPa進(jìn)行減壓蒸餾,蒸汽使用量0.5 t/h。塔頂分離出低沸物經(jīng)環(huán)己醇精制塔冷凝器冷凝后,進(jìn)入環(huán)己醇精制塔回流罐,一部分作為回流返回環(huán)己醇精制塔,剩下部分送至環(huán)己醇分離塔。塔釜積聚的高沸物,經(jīng)泵送往脫氫裝置燃燒器使用。產(chǎn)品環(huán)己醇從環(huán)己醇精制塔中間段抽出,經(jīng)環(huán)己醇出料冷凝器冷凝后,送至環(huán)己醇成品儲(chǔ)罐。

2 存在問題

目前環(huán)己醇精制系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化措施可以從以下幾方面考慮:①環(huán)己醇精制塔第一/二蒸發(fā)器環(huán)己醇蒸汽約有45 t/h,溫度為165 ℃,此處環(huán)己醇蒸汽量大,熱量高,直接出料至環(huán)己醇精制塔。環(huán)己醇精制塔為控制塔頂各組分指標(biāo),采用回流操作,導(dǎo)致環(huán)己醇精制熱負(fù)荷增加,造成能量白白浪費(fèi)。②環(huán)己醇精制系統(tǒng)兩臺(tái)塔器原設(shè)計(jì)采用蒸汽噴射泵進(jìn)行抽真空,不僅消耗蒸汽量大,而且由于外界公用工程中壓蒸汽不穩(wěn)定,易導(dǎo)致各塔壓力波動(dòng),影響精餾分離提純效果,大量輕組分在系統(tǒng)中循環(huán),造成能源消耗較大。③環(huán)己醇分離塔回流罐分離水通過位差直接排至廢水處理系統(tǒng),外排水COD高,對(duì)廢水處理系統(tǒng)沖擊大。因此,基于以上影響因素,需要對(duì)環(huán)己醇精制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,達(dá)到減少蒸汽使用量、分離水回收利用、降低環(huán)己醇生產(chǎn)單耗的目的。

3 節(jié)能措施實(shí)施方案

3.1 增加環(huán)己醇分離塔換熱器,環(huán)己醇精制塔氣相出料

新增環(huán)己醇分離塔換熱器、環(huán)己醇精制塔進(jìn)料冷凝器各一臺(tái)及相關(guān)附屬設(shè)備。環(huán)己醇分離塔濃度約70%的釜液,經(jīng)環(huán)己醇分離塔釜泵送至環(huán)己醇精制塔第一/二蒸發(fā)器,頂部出來的環(huán)己醇蒸氣直接進(jìn)入新增環(huán)己醇分離塔再沸器中進(jìn)行換熱,環(huán)己醇蒸氣量通過調(diào)節(jié)閥控制流量,若環(huán)己醇蒸氣量過多時(shí),環(huán)己醇蒸氣進(jìn)入環(huán)己醇精制塔進(jìn)料冷凝器中,用調(diào)節(jié)閥控制進(jìn)入冷凝器中的環(huán)己醇蒸氣,形成液相環(huán)己醇,液相環(huán)己醇存放在環(huán)己醇精制塔進(jìn)料緩沖罐里,用進(jìn)料泵供給環(huán)己醇精制塔進(jìn)料。由于環(huán)己醇精制塔氣相物料最終去向?yàn)榄h(huán)己醇分離塔,可通過調(diào)節(jié)閥控制塔頂壓力穩(wěn)定,塔頂氣相直接出料至環(huán)己醇分離塔。這種操作,將環(huán)己醇精制塔第一/二蒸發(fā)器蒸發(fā)熱量用于環(huán)己醇分離塔,避免了環(huán)己醇精制塔熱負(fù)荷過高,操作不穩(wěn)定,降低了環(huán)己醇分離塔運(yùn)行負(fù)荷。同時(shí),環(huán)己醇精制塔氣相可直接出料至環(huán)己醇分離塔,從而降低環(huán)己醇精制塔蒸汽消耗,經(jīng)核算,可節(jié)省蒸汽2.4 t/h。工藝過程見圖1。

1.環(huán)己醇分離塔 2.環(huán)己醇分離塔釜泵 3.第一蒸發(fā)器 4.第二蒸發(fā)器 5.環(huán)己醇蒸氣換熱器 6.調(diào)節(jié)閥 7.環(huán)己醇精制塔進(jìn)料冷凝器 8.調(diào)節(jié)閥 9.環(huán)己醇精制塔進(jìn)料緩沖罐 10.進(jìn)料泵 11.環(huán)己醇精制塔 12.調(diào)節(jié)閥

3.2 水環(huán)真空泵機(jī)組的應(yīng)用

原設(shè)計(jì)兩臺(tái)塔器為蒸汽噴射泵抽真空,蒸汽消耗量1.7 t/h,蒸汽消耗大。同時(shí),由于蒸汽頻繁波動(dòng),導(dǎo)致蒸汽噴射泵做功異常,易導(dǎo)致塔壓波動(dòng)、組分分離差等問題。針對(duì)環(huán)己醇精制過程真空系統(tǒng)存在的問題,可以使用水環(huán)真空泵代替蒸汽噴射泵,同樣能保證環(huán)己醇精制系統(tǒng)真空度要求。水環(huán)真空泵機(jī)組采用閉式循環(huán),程序控制的自動(dòng)運(yùn)行方式,它具有運(yùn)行工作可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)能效果優(yōu)良等特點(diǎn)。改造后,環(huán)己醇分離塔和環(huán)己醇精制塔共用一套真空系統(tǒng),使用電能消耗代替蒸汽熱能消耗,從源頭上減少蒸汽消耗量,同時(shí)解決因蒸汽不穩(wěn)定,導(dǎo)致塔壓波動(dòng),影響分離效果的問題。

3.3 對(duì)環(huán)己醇分離塔回流罐分離水的回收

原設(shè)計(jì)將環(huán)己醇分離塔回流罐分離水直接排至廢水處理系統(tǒng),導(dǎo)致廢水處理成本增加。由于該分離水為水合反應(yīng)物料夾帶,及部分飽和水分離而來,完全可回收至系統(tǒng)重復(fù)利用。通過實(shí)驗(yàn)證明,可在該分離水排放處增加兩臺(tái)屏蔽泵,揚(yáng)程140 m,流量3.4 m3/h,將分離水經(jīng)泵加壓,由調(diào)節(jié)閥控制界面穩(wěn)定后,回收至水合反應(yīng)系統(tǒng)作為脫鹽水再利用。環(huán)己醇分離塔回流罐分離水回收利用后,水合反應(yīng)系統(tǒng)可節(jié)約脫鹽水1.6 t/h。分離水的回收利用,不僅降低了環(huán)己醇裝置廢水汽提系統(tǒng)處理負(fù)荷,而且降低了環(huán)己醇裝置的廢水排放量。此分離水回收措施的實(shí)施,達(dá)到了節(jié)能降耗、環(huán)保的目標(biāo)。

4 實(shí)施效果

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

環(huán)己醇精制系統(tǒng)優(yōu)化改造后,環(huán)己醇精制塔塔頂改氣相出料,水環(huán)真空泵代替蒸汽噴射泵,可減少蒸汽用量約4.1 t/h,按裝置年運(yùn)行8 000 h計(jì)算,則兩者每年可節(jié)約蒸汽32 800 t,蒸汽價(jià)格按180元/t計(jì),全年蒸汽可節(jié)約費(fèi)用590.4萬(wàn)元。技術(shù)改造水環(huán)真空泵為電能驅(qū)動(dòng),設(shè)計(jì)電機(jī)功率為37 kW·h,電價(jià)0.6元/(kW·h),全年電費(fèi)19.2萬(wàn)元。

環(huán)己醇分離塔回流罐分離水可回收1.6 t/h,則每年可回收分離水12 800 t,分離水價(jià)格按照脫鹽水價(jià)格17元/t計(jì),全年可節(jié)約用水費(fèi)用21.8萬(wàn)元。廢水處理費(fèi)用按照5元/t計(jì),全年可節(jié)約費(fèi)用6.4萬(wàn)元。分離水輸送靠機(jī)泵輸送,運(yùn)行時(shí)消耗電量22 kW·h,全年電費(fèi)11.4萬(wàn)元。經(jīng)過技術(shù)改造,在環(huán)己醇精制系統(tǒng)運(yùn)行過程中,全年共增加經(jīng)濟(jì)效益588萬(wàn)元,經(jīng)濟(jì)效益非常明顯。

4.2 環(huán)境效益

環(huán)己醇精制系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整后,節(jié)省了大量蒸汽,根據(jù)蒸汽折標(biāo)系數(shù)(1 kg蒸汽=0.092 9 kg標(biāo)煤),則每年可節(jié)約標(biāo)煤約3 047 t,減少二氧化碳排放量約7 983 t,二氧化硫25.9 t,氮氧化物22.5 t。同時(shí)減少了廢水的排放量,降低污水處理的成本,達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)。