優化利用蒸餾用汽

林淑萍

(唐山三友化工股份公司 安全生產部,河北 豐南 063305)

優化利用蒸餾用汽

林淑萍

(唐山三友化工股份公司 安全生產部,河北 豐南 063305)

通過分析影響蒸氨汽耗的原因、現狀,找出解決降低蒸餾汽耗的優化流程及設備結構。

蒸餾廢液熱量;熱泵;優化

股份公司始終把節能減排工作擺在企業管理的重要位置,用科學發展觀指導企業節能減排,將資源高效利用、節能降耗等作為企業管理的核心,堅持節能優先、提高能源利用效率,節能與結構調整、技術進步和加強管理相結合,大力調整和優化結構,開發和推廣應用節能技術。按照“減量化、再利用、再循環”的方針,將節能重點放在優化生產工藝上。淘汰落后工藝,采用節能工藝,降低噸產品能耗。

股份公司在2008年度企業能源消費75萬t標煤中,公司消耗電力占總能源消費量的3.58%,蒸汽占總能源消費量的75.87%,焦炭占能源消費總量的20.55%。純堿蒸汽能耗占綜合能耗約75%,其汽耗主要包括用來驅動CO2氣壓縮機、真空機的中壓蒸汽和煅燒用中、低壓蒸汽,其乏汽作蒸氨和其它方面熱源用,還有補充蒸氨的低壓蒸汽以及鹽水、碳化等工序用的少量低壓汽。而蒸氨用汽約占總汽耗的90%,所以產品汽耗的高低取決于蒸氨汽耗。而蒸氨汽耗的高低又取決于優化工藝及設備結構。

1 用噴射原理回收廢液熱量及蒸餾塔結構比較

1.1 蒸餾廢液熱量閃發回收手段

1)真空蒸餾工藝,不僅母液蒸餾采用較低壓力操作;同時,以更高的真空直接閃發回收蒸餾廢液的二次蒸汽,再用于淡液蒸餾系統。

2)用新鮮蒸汽以噴射的方法在閃發器內引成真空,使高溫的蒸餾廢液因降壓而閃發出蒸汽。這樣所取得的二次蒸汽可以根據膨脹壓力的高低直接用于母液蒸餾塔,也可以用于淡液蒸餾。

3)將高溫蒸餾廢液經澄清處理后,借熱交換器來制取熱水,這種熱水可以用作鍋爐用水、生產工藝用水、也可以用作冬季采暖。

采用真空或噴射方法降壓膨脹以回收蒸餾廢液熱量,可以是一級閃發,也可以是二級、三級閃發,閃發級數越多,顯然可以回收的蒸汽量也就越多。

在以蒸汽噴射作動力的閃發過程,若系配合壓力蒸餾工序,那么一般情況下,一級閃發大致可以回收蒸汽量為150～180 kg/t;若選用三級閃發,最大回收蒸汽可達400 kg/t左右;但回收量越多,技術上和使用管理上的難度就更大些。

實踐證明,用噴射原理回收廢液熱量,用于單塔單系列容易達到預期效果,這樣的配置,操作穩定性高。

1.2 蒸餾塔結構比較

塔的能力大小,很大程度上取決于設備因素,及選擇適用的設備型式和合理的尺寸,股份公司原設計蒸餾塔為填料塔,由于其蒸量小且浪費能源,故對其進行改造,將其改成篩板塔,既增加了設備處理能力,又節約了蒸汽,同時延長了蒸餾塔的運行周期。

2 現 狀

近幾年,股份公司為降低蒸氨汽耗,改進工藝操作和完善設備結構,開發和引進節汽技術而不遺余力,并取得了一定的效果。塔頂出氣和塔底廢液的余熱回收情況不是很好,采用噴射方法降壓膨脹以回收蒸餾廢液熱量,采用一級、二級閃發并聯回收方式,若個別塔況有變化,塔與塔之間影響很大,影響操作,影響蒸餾塔蒸餾效率。若熱泵驅動熱源壓力及溫度不符合熱泵使用條件,同樣也影響蒸餾用汽。所以蒸氨汽耗與其它先進企業汽耗有差距。我們繼續對蒸氨系統進行優化改造。

3 優化改造及效益

3.1 蒸餾廢熱回收系統工藝及設備結構改造

1)由原來的并聯回收方式改為單塔回收方式

進入蒸氨塔的能量,除了一部分消耗于過程所需的反應熱外,很大一部分則由廢液排出,廢液溫度為110～113℃,出塔前,其上空壓力為39.2～58.8 kPa(表壓),所以回收其熱量尤為重要。

蒸餾工序是制堿過程能耗最大的工序,對該工序生產過程的優化直接關系到整個生產過程的節能效果,進入蒸餾塔的能量除一部分用于過程所需的反應熱外,很大一部分由廢液帶出,可以采取措施回收這部分能量。目前各個廠家都采用不同的方式對蒸餾廢液所帶能量進行回收,其中濰坊堿廠采用真空蒸餾方式回收效果較好,但真空蒸餾改造投資巨大。我公司原有閃蒸系統因熱泵效率較低,加上回收工藝流程的不合理,造成系統運行效果較差并影響蒸餾塔的正常運行。與西南交大合作對熱泵進行優化改造,由原來的并聯回收方式改為單塔回收方式,減少塔與塔之間的互相影響,針對不同塔況分別進行回收,力爭做到該系統的廢熱零排放。可增加回收蒸汽量。根據公司目前實際生產情況,股份公司與西南交大合作對熱泵實施優化改造,在以0.5 MPa蒸汽為動力源的情況下,調整噴嘴參數,使其吸入比λ≥2,在新上9#蒸餾塔做生產試驗,根據試驗參數不斷改進熱泵參數及回收流程,試驗成功。并且在 2008 年已實施 1#、2#、9#、7#、8#蒸餾塔改造。2009年繼續改造 3#、4#、5#、6#蒸餾塔 ,完成對整個系統的改造。

2)泡罩塔改篩板塔

篩板塔較之泡罩塔具有母液處理能力大、廢液含氨低、蒸汽耗量低的優點。篩板塔噸堿蒸氨汽耗為1.8 t,泡罩塔噸堿蒸氨汽耗為2.0 t,將原2#蒸餾塔由傳統的泡罩塔改成φ3000的篩板蒸餾塔,預灰桶擴容。2008年4月設備投用并實施運行。篩板式蒸餾塔母液處理能力230 m3/h,母液當量6.4 m3/t堿。篩板塔噸堿蒸氨汽耗較泡罩塔低0.2 t。2008年4月底至2009年6月,該項目實施后節能效果非常好。還將繼續改造泡罩蒸餾塔為篩板蒸餾塔,增加其蒸量,提高生產能力,延長運轉周期,減少汽耗。

3)效益分析

2008年蒸餾用汽單耗1748 kg/t堿。

2009年1～6月蒸餾用汽單耗累計1714 kg/t堿。

經濟效益:(1.748-1.714)×200×0.8658×120=700萬元

3.2 壓縮汽輪機背壓系統升級改造

結合氨的分解蒸出的優化條件之一是足夠高的溫度與適當的低壓。現階段,蒸餾熱泵用熱源為0.245 MPa蒸汽,但熱泵驅動熱源壓力為0.5～0.3 MPa。隨著生產負荷的提高,低壓蒸汽過剩,利用率下降的矛盾日漸突出。故應提高熱泵驅動熱源,達到熱泵使用條件,提高熱泵效率,提高蒸餾溫度,從而提高蒸餾效率。因此,將10#、11#汽輪背壓汽由原來0.3 MPa提高到0.5 MPa,去6#、7#蒸餾塔熱泵。項目投用后,達到低壓蒸汽科學、合理梯級利用效果,提高熱泵驅動動力,提高熱泵效率,穩定蒸餾塔工況,降低蒸餾汽耗。

圖1、2分別為壓縮汽輪機背壓系統改造前、后流程圖。

預計效益:500萬元

4 結 語

通過對蒸餾系統的設備及工藝的優化改造,隨著項目的實施,蒸餾汽耗將大大降低,使噸堿能耗也有了較大幅度降低,并取得可觀的經濟效益。

[1]大連化工研究設計院.純堿工學,第二版[M].北京:化學工業出版社,2004

TQ 114.161

:C

:1005-8370(2011)02-09-02

2010-05-18

林淑萍,大專文化,工程師,從事節能技術工作20余年。