溴化鋰制冷機組在乙醛聯產丁烯醛生產中的應用

王廣榮

(臨沂市金沂蒙生物科技有限公司，山東 臨沂 276700)

溴化鋰制冷機組以蒸汽、熱水及其它各種余熱為熱源，達到介質冷卻的目的，具有自動化控制程度高、能耗少、制冷效果好，安裝、操作簡單等特點，被廣泛應用于化工、醫藥、機械制造行業及商場、學校、賓館等一系列公共設施中。

傳統乙醇催化氧化法乙醛聯產丁烯醛生產中，由于乙醛的特殊性(沸點20.8℃，易揮發)，乙醇氧化反應后含有乙醛、乙醇等的混合氣體，傳統工藝中使用螺桿式壓縮制冷機為混合氣體吸收過程提供制冷機組；在傳統丁烯醛生產過程中，同樣采用螺桿式壓縮制冷機為生產過程提供冷量。采用蒸汽型溴化鋰冷水機組替代傳統的螺桿式壓縮制冷機，具有良好的經濟和社會效益。

1 工藝流程

1.1 乙醛聯產丁烯醛生產

乙醛聯產丁烯醛裝置中，乙醛生產采用乙醇催化氧化法工藝。該工藝以乙醇為原料，以銀為催化劑，在反應器內進行氧化反應生成乙醛。總反應方程式為：

CH3CH2OH+1/2O2→CH3CHO+H2O+173.1kJ/mol

原料乙醇進入蒸發器經空氣攪拌、加熱蒸發后，再經過熱、過濾進入氧化器，在高溫及銀催化劑的作用下反應生成乙醛氣體，氣體經冷凝、冷卻后進入乙醛吸收塔吸收，未被吸收的N2、H2、CO、CH4等不凝氣體至燃燒爐燃燒處理后達標排放。為保證氣體被水充分吸收，設置塔外換熱器，冷介質冷量由螺桿式壓縮制冷機提供。

考慮到傳統的螺桿式壓縮制冷機存在用電量高、制冷效果差、設備維護保養費用高等缺陷。采用自動化程度高、制冷效果好的溴化鋰機組，可以對系統內低熱值熱水、低壓蒸汽等熱源進行余熱利用，配套設計新型溴化鋰吸收式冷水機組。與乙醛生產配套的熱水型溴化鋰冷水機組的兩種熱源是裝置利用后的低熱值熱水和廢水，與丁烯醛生產配套的蒸汽型溴化鋰冷水機組的熱源是脫水塔和初餾塔的廢蒸汽，制取的冷凍水分別供乙醛吸收塔塔外換熱器和丁烯醛裝置乙醛縮合塔、丁烯醛初餾塔塔頂乙醛冷凝器使用，不足部分仍由螺桿式壓縮制冷機提供。

1.2 冷凍水循環流程

1.2.1 乙醛裝置熱水型溴化鋰冷水機組

此熱水型溴化鋰冷水機組為二段式結構，兩種熱源分別是裝置利用后80～90℃的低熱值熱水和酒精回收塔75～85℃低溫外排廢水。來自裝置的熱水和廢水分別由泵加壓后送至冷水機組內，換熱后熱水再返回系統，廢水送到污水處理場。經冷水機組余熱利用后，一方面可以充分利用余熱、降低系統生產電耗，另一方面由于外排廢水溫度降低，大大減少配套污水治理負荷，減少對環境影響，有利于節能減排。

脫鹽水自冷水流出，經冷水泵加壓、溴化鋰機組冷卻后，產生7～10℃的冷凍水，供給乙醛裝置吸收塔外冷卻器使用。冷凍水換熱后溫度上升至15～20℃，返回冷水槽，再次通過冷凍水泵加壓、溴化鋰冰機冷卻后輸送至生產系統，實現冷凍水閉路循環。

1.2.2 丁烯醛裝置蒸汽型溴化鋰冷水機組

該蒸汽型溴化鋰冷水機組熱源由通過脫水塔和初餾塔的蒸汽經換熱后產生的廢蒸汽來提供。廢蒸汽經蒸汽型溴化鋰冷水機組后產生的冷凝水送入乙醛熱水系統。經廢蒸汽經冷水機組余熱利用后，可以充分利用余熱，降低丁烯醛裝置用電消耗。

脫鹽水自水槽流出，經冷水泵加壓、溴化鋰機組冷卻后，產生7～10℃的冷凍水，供給裝置內使用。冷凍水自各冷凝、冷卻器流出后，溫度會上升至15～20℃，返回至水槽，再次通過冷凍水泵加壓、溴化鋰冰機冷卻后輸送至生產系統，從而實現冷凍水的閉路循環。

1.2.3 溴化鋰冷水機組日常運行及維護

1.2.3.1 溴化鋰水溶液的管理

由于溴化鋰溶液的特殊物性(溴化鋰溶液溫度過低時溶解度會降低，造成溴化鋰析出)，應注意冷凍水溫度不能過低，正常操作時溫度嚴禁低于5℃，一般設定夏季7～10℃，冬季9～12℃。并且因溴化鋰溶液中添加了緩蝕劑和堿度調整劑等，必須定期由專業技術人員對溶液進行取樣分析，根據分析數據進行調整。

1.2.3.2 水質管理

必須進行水處理，否則換熱管內產生水垢附著或腐蝕等情況，不但會影響機組正常運行，效率下降，還易造成事故。同時加強配套涼水塔的水質管理，減少水垢的產生。

1.2.3.3 定期檢查

按設備廠家制訂的檢查方案，做好定期檢查，及早發現問題，查找原因，延長機組使用壽命，并能保持良好的性能，充分發揮制冷能力。按日、月、季度、年進行定期檢查，并形成記錄。

2 經濟效益分析

溴化鋰制冷機組投用后，最重要的作用是系統用電量減少，配套螺桿壓縮制冷冰機運行臺時大幅度降低；另一個作用是有利于節能減排，可充分利用裝置余熱，降低外排廢水溫度。

乙醛裝置：該熱水型溴化鋰冷水機組，配套螺桿壓縮制冷冰機，年運行時間按7200h計，每年節約電量約864000kWh，用電價格按0.83元/kWh計，則每年節約資金71.7萬元。即通過使用熱水型溴化鋰冷水機組，僅從節電角度就可節約資金71.7萬元。

丁烯醛裝置：蒸汽型溴化鋰冷水機組，配套螺桿壓縮制冷冰機，年運行時間按7200h計，每年節約電量約720000kWh，用電價格按0.83元/kWh計，則每年節約資金59.8萬元。1年內即可收回全部投資。

綜上所述，乙醛聯產丁烯醛生產裝置使用溴化鋰冷水機組后，從節電角度可節約資金共131.5萬元。

3 存在問題與建議

3.1 冬季連續運行

受溴化鋰溶液溶解度的制約，裝置改造設計時將溴化鋰制冷機組設計安裝在室內，并增設供暖設施，同時在不影響溴化鋰制冷效果的前提下，適當減少循環水用量，以提高溴化鋰機組內部溫度，滿足溴化鋰制冷冰機穩定運行條件。

3.2 抽氣閥易內漏

溴化鋰制冷機組在長時間運行過程中發現抽氣閥出現內漏現象，機組抽氣閥為隔膜閥，對機組抽氣完畢后，關閥力度較大會出現隔膜閥膠墊破損現象，造成空氣漏入機組。因此在抽氣總管上增加密封性能更好的新式閥門，避免導致空氣漏入機組。

3.3 結垢和銹蝕

溴化鋰制冷機組在使用過程中，會在冷凝器和吸收器中產生結垢，水系統滋生藻類進而產生粘泥，機組出現嚴重銹蝕等問題。為保證機組長周期、高效運行，需按設備廠家制定的維護保養計劃，最好與專業維護保養廠家簽訂合同，對機組進行定期維護和保養，并由專業的清洗公司對機組內部及吸收器和冷凝器的列管進行清洗。

4 結語

通過在乙醛聯產丁烯醛生產裝置中推廣應用溴化鋰制冷機組，可實現能源的綜合利用，降低生產成本。