環(huán)己醇裝置應(yīng)用中的節(jié)能措施

楊華（山東科院天力節(jié)能工程有限公司，山東濟(jì)南250101）

環(huán)己醇裝置應(yīng)用中的節(jié)能措施

楊華（山東科院天力節(jié)能工程有限公司，山東濟(jì)南250101）

環(huán)己醇是己二酸和己內(nèi)酰胺等化工產(chǎn)品的中間原料，是一種非常重要的化工原料。環(huán)己醇生產(chǎn)過(guò)程中由于裝置問(wèn)題會(huì)造成能耗過(guò)大。本文以某煤焦化企業(yè)的環(huán)己醇裝置改造為例闡述了其節(jié)能措施。

環(huán)己醇；節(jié)能；廢油

某煤焦化集團(tuán)有限公司是一個(gè)集原煤開(kāi)采、煤炭洗選、焦炭生產(chǎn)、煤炭?jī)艋约爱a(chǎn)品回收、城市和工業(yè)煤氣、金屬鎂冶煉、新型材料生產(chǎn)、商業(yè)貿(mào)易為一體的現(xiàn)代化能源環(huán)保型企業(yè)。該企業(yè)依托當(dāng)?shù)刎S富的焦化苯優(yōu)勢(shì)，新建己二酸、尼龍66切片循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目。項(xiàng)目以焦?fàn)t煤氣為原料生產(chǎn)氫氣，以焦油苯為原料生產(chǎn)精苯，再以精苯和氫氣生產(chǎn)環(huán)己醇，環(huán)己醇經(jīng)過(guò)硝酸氧化生成己二酸；以己二腈為原料加氫生產(chǎn)己二胺；己二胺與己二酸反應(yīng)生成尼龍66鹽，再經(jīng)濃縮、縮聚、切粒、干燥包裝最終產(chǎn)品尼龍66切片。工程主要生產(chǎn)裝置包括苯加氫裝置、環(huán)己醇裝置、己二酸裝置、己二胺裝置、成鹽裝置、切片裝置等。

本文重點(diǎn)環(huán)己醇裝置的改造技術(shù)進(jìn)行分析，該企業(yè)原環(huán)己醇裝置存在很多方面問(wèn)題，能耗較大，后對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)建改造，已具備生產(chǎn)5萬(wàn)噸、產(chǎn)品濃度大于99.5VOL%環(huán)己醇的生產(chǎn)能力。下面對(duì)其節(jié)能技改情況進(jìn)行探討。

1.環(huán)己醇裝置水合催化劑流失控制

該企業(yè)的環(huán)己醇的生產(chǎn)方式選擇的是環(huán)己烯經(jīng)水合反應(yīng)的方式，在生產(chǎn)過(guò)程中，所需的催化劑是ZSM-5分子篩，此種催化劑具備不溶于水、機(jī)械化高、酸性程度適當(dāng)以及熱穩(wěn)定性好等優(yōu)勢(shì)。然而此種水合催化劑（MH）當(dāng)時(shí)我國(guó)尚不能自己生產(chǎn)，需要從國(guó)外進(jìn)口，而進(jìn)口的成本相對(duì)較高。從開(kāi)車至今，由于設(shè)備因素影響，水合催化劑不能充分利用，流失較多，成本居高不下。為解決這個(gè)問(wèn)題，企業(yè)開(kāi)展了一些了調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)造成水合催化劑流失較多的主要原因有：攪拌器轉(zhuǎn)速不當(dāng)、催化劑濃度過(guò)高、催化劑界面操作不當(dāng)?shù)鹊?。針?duì)這些問(wèn)題，企業(yè)對(duì)裝置進(jìn)行優(yōu)化，具體優(yōu)化如下：

1.1 水合催化劑的再生與劣化是造成催化劑流失的重要原因，因此必須對(duì)再生過(guò)程進(jìn)行控制，減少由于配制添加新水合催化劑而對(duì)再生操作造成的影響，維持水合催化劑較高的活性。

1.2 重視生產(chǎn)前的操作，減少錯(cuò)誤操作或馬虎造成的異物落進(jìn)反應(yīng)器中，尤其是要注意含氮化合物，避免其進(jìn)入反應(yīng)器，預(yù)防水合催化劑變質(zhì)，同時(shí)避免中毒事件的發(fā)生。

1.3 對(duì)生產(chǎn)條件進(jìn)行改良：反應(yīng)溫度設(shè)置為120℃，壓力設(shè)置為0.5MPa，攪拌器轉(zhuǎn)速設(shè)置為45r/min，催化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%，催化劑界面為10%。

通過(guò)上述一系列裝置與工藝措施的優(yōu)化，催化劑流失問(wèn)題得到解決，降低了企業(yè)成本，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能。

2.伴熱介質(zhì)的節(jié)能改造

環(huán)己醇生產(chǎn)裝置中采用的有3.5MPa的高壓蒸汽、1.2-1.4 MPa的中壓蒸汽以及0.35-O.42MPa的低壓蒸汽。高壓蒸汽的作用主要是環(huán)己醇精制塔再沸器的加熱。中壓蒸汽的作用是環(huán)己醇分離塔底的再沸器和塔底液蒸發(fā)器物料的加熱。已經(jīng)利用過(guò)的高壓蒸汽冷凝水經(jīng)過(guò)疏水閥進(jìn)入到閃蒸器（A—D900）中，實(shí)現(xiàn)了低壓蒸汽的回收，冷凝水則到了熱電分廠。低壓蒸汽功能的發(fā)揮主要在換熱器與塔釜的熱源上，并且可以作為冬季管道伴熱的介質(zhì)以及非正常狀況下的設(shè)備驅(qū)油介質(zhì)。冬季（以4個(gè)月份計(jì)算）環(huán)己醇裝置伴熱每小時(shí)需要的低壓蒸汽為4T。為降低能耗，經(jīng)研究決定不再使用低壓蒸汽作為熱拌介質(zhì)，而是選擇閃蒸器AD900。具體措施為在冷凝水輸出泵（P950）的出口調(diào)節(jié)閥后鋪設(shè)管線，鏈接低壓蒸汽伴熱站管線的三通，接著安裝上控制閥門，從而使低壓蒸汽與熱水伴熱能夠順利實(shí)現(xiàn)切換。此方案的實(shí)施沒(méi)有增加近的設(shè)備投入就實(shí)現(xiàn)了節(jié)能，同時(shí)改造成本也很低。

3.環(huán)己醇精制塔氣相出料的熱能回收

原來(lái)的生產(chǎn)技術(shù)是從環(huán)己醇精制塔中抽出的精制環(huán)己醇蒸汽在冷凝器（A-E365-1）內(nèi)用冷卻水冷卻使之冷凝后流入儲(chǔ)罐。環(huán)己醇分離塔（T304）內(nèi)的釜底物料蒸發(fā)離不開(kāi)中壓蒸汽加熱，并且消耗量巨大。

針對(duì)這一問(wèn)題采取的優(yōu)化工藝是，改企業(yè)自己制作了一個(gè)全新的環(huán)己醇蒸氣冷凝器（A—E365—1），該裝置的低溫側(cè)被劃分為兩部分，上面的部分泵入環(huán)己醇分離塔（T304）的塔底物料（溫度為80℃），和高溫側(cè)的（溫度160℃）環(huán)己醇蒸氣實(shí)現(xiàn)了熱交換，這樣使得分離塔（T304）的塔底物料溫度達(dá)到了120℃，進(jìn)入塔底再沸器，這么一來(lái)加熱釜底物料加熱需要的部分中壓蒸汽就可以節(jié)省出來(lái)。在換熱過(guò)程中，精制環(huán)己醇溫度下降到了150℃，到達(dá)了冷凝器的下半部分，在下半部分利用冷卻水使溫度降至110℃，再進(jìn)入到環(huán)己醇冷卻器A-E365-2，待溫度達(dá)下降到60℃后摻加防凍劑后，使溫度下降到30℃±2℃后進(jìn)行儲(chǔ)存。因?yàn)樵贏-E365-l的上段環(huán)己醇蒸氣的部分熱量已經(jīng)傳遞給了給環(huán)己醇分離器（T304）的釜底物料，這么一來(lái)就使得冷卻水用量減少。

4.廢油的回收利用

公司環(huán)己醇裝置產(chǎn)生的廢油主要來(lái)源于400#工段的輕組份和300#工段的重組份以及800#工段的不定時(shí)送來(lái)的廢水、環(huán)己烷和苯等，這些輕組份與重組份、水混合在一起作為廢油送往廢油處理罐D(zhuǎn)433中，然后再送往焚燒爐燒掉，無(wú)多大利用價(jià)值。同時(shí)，部分重組份溶于水，使廢水各項(xiàng)指標(biāo)嚴(yán)重超標(biāo)，給下游污水處理工作帶來(lái)困難。通過(guò)改造后，把輕油和廢水引入到新加貯罐D(zhuǎn)444中進(jìn)行油水分離，分離出的油作為調(diào)和劑外售。同時(shí)，廢水中由于不含重組份，各項(xiàng)分析指標(biāo)大大降低，減少了水貢污染，在環(huán)境保護(hù)上也具有一定的意義。

改造前的廢油回收是將400#輕組份、300#重組份以及800#不定期排放的廢水經(jīng)過(guò)濾器濾掉雜質(zhì)后，再進(jìn)入油水分離罐D(zhuǎn)443中，分離出的油用泵P443打到焚燒爐中燒掉，廢水經(jīng)油水分離后.送到下游污水處理裝置。如圖1所示：

圖1 改造前

其中400#工段來(lái)的廢油主要為輕油，其中400#工段送來(lái)的廢油排放量為56 kg/h，300#工段送來(lái)的廢油排放量為10 kg/ h，輕油和重油排放量比例為5.6：1，但由于改造前工藝廢油中的輕組份和重組份混在一起，使廢油成份變得比較繁雜，不易處匪只能作為燃料油FO送往外界燒掉。

改造后的工藝流程是將800#輕組份和部分水、400#輕組份引到新增加的貯罐D(zhuǎn)444中，而300#重組份油引入到D443中，D444中輕組份油和水分離后，300#工段重組份油仍然運(yùn)往焚燒爐燒掉。為了維持罐內(nèi)氣壓穩(wěn)定.加有氣相平衡管線和超低壓N2管線，如圖2所示：

圖2 改造后

改造前廢油全部送往焚燒爐中燒掉，既浪費(fèi)了資源，又污染了環(huán)境，通過(guò)改造后變廢為寶。把廢油中的輕組份單獨(dú)分離出來(lái)外售，按目前市場(chǎng)價(jià)格1 200元/t計(jì)算，每年可為公司創(chuàng)收約50余萬(wàn)元，同時(shí)還延長(zhǎng)了焚燒爐的壽命。

5.水的回收利用

以往裝置環(huán)己醇分離塔回流罐水包中的水都是依靠壓差排往廢水收集罐，其水包的水均為水合反應(yīng)油中帶過(guò)來(lái)飽和的脫氧高純水及從環(huán)己烯儲(chǔ)罐帶過(guò)來(lái)的脫氧高純水。在這之前環(huán)己烯分離塔是微正壓現(xiàn)在為了節(jié)能降耗將其改為負(fù)壓操作塔，改成負(fù)壓塔之后水包里的水排處加了兩臺(tái)屏蔽泵，泵的正常出口壓力為O.3MPa，完全能滿足環(huán)己烯洗滌塔的需要。環(huán)己烯洗滌塔是靠脫氧高純水除去環(huán)己烯帶的氮化物，防止帶到水合反應(yīng)系統(tǒng)引起水合催化劑中毒，導(dǎo)致在水合反應(yīng)系統(tǒng)反應(yīng)的環(huán)己烯的轉(zhuǎn)化率降低從而影響環(huán)己醇產(chǎn)量的降低，使生產(chǎn)環(huán)己醇產(chǎn)品的生產(chǎn)成本增加。環(huán)己醇分離塔回流罐水包中的水再回收利用后，環(huán)己烯洗滌塔每小時(shí)可以節(jié)約700公斤脫氧高純水，洗滌效果一樣的好，洗滌效果一樣可以滿足生產(chǎn)的需要?；厥账倮煤罂梢越档秃笙到y(tǒng)廢水處理系統(tǒng)的處理廢水的量，進(jìn)而可以降低廢水處理系統(tǒng)的負(fù)荷?？梢允箯U水處理系統(tǒng)低壓蒸汽每小時(shí)降低0.15噸，從而可以降低環(huán)己醇產(chǎn)品的單耗，降低了生產(chǎn)成本。更可以降低后系統(tǒng)污水的處理及排出量，從而實(shí)現(xiàn)了保護(hù)環(huán)境的目的，達(dá)到了節(jié)能降耗效果，并且提高廢水的回收再利用率。此項(xiàng)目的研究與實(shí)施是在現(xiàn)有的資源基礎(chǔ)上，既能達(dá)到節(jié)能降耗的目的，又能達(dá)到環(huán)保的目的。

圖3

圖3為環(huán)己醇分離塔回流罐水包的水供給環(huán)己烯洗滌塔的方塊圖。

如圖3所示，在水包水排出泵出口配管至環(huán)己烯洗滌塔進(jìn)水管導(dǎo)淋處加一個(gè)閘閥，在水包水排出泵出口止逆的止回閥，在環(huán)己烯洗滌塔進(jìn)口處配管上增設(shè)一個(gè)排泄閥，便于取樣及管線吹掃。

［1］張曉娟.一種從有機(jī)廢水中獲取甲酸的方法［J］.環(huán)境污染與防治，2006年4期.

［2］王桂云.環(huán)己烷-環(huán)己醇/酮蒸餾系統(tǒng)的節(jié)能研究［J］.現(xiàn)代化工，2006年z2期.